Роторный двигатель

является Роторный двигатель одним из первых типов двигателей внутреннего сгорания , обычно с нечетным числом цилиндров в ряду в радиальной конфигурации . двигателя Коленчатый вал при работе оставался неподвижным, а весь картер и прикрепленные к нему цилиндры вращались вокруг него как единое целое. Его основное применение было в авиации, хотя он также использовался в некоторых ранних мотоциклах и автомобилях .

Этот тип двигателя широко использовался в качестве альтернативы обычным рядным двигателям ( прямым или V-образным ) во время Первой мировой войны и в годы, непосредственно предшествовавшие 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, представляет собой стандартный двигатель с циклом Отто , цилиндры которого расположены радиально вокруг центрального коленчатого вала, как и обычный радиальный двигатель , но вместо фиксированного блока цилиндров с вращающимся коленчатым валом коленчатый вал остается неподвижным, и весь блок цилиндров вращается вокруг него. . В наиболее распространенном варианте коленчатый вал жестко крепился к планеру, а воздушный винт просто прикручивался к передней части картера .

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

В Музее воздуха и космоса в Париже выставлена специальная «секционированная» действующая модель двигателя с семью радиально расположенными цилиндрами. Он чередует вращательный и радиальный режимы, чтобы продемонстрировать разницу между внутренними движениями двух типов двигателей. ^{[ 2 ]}

Договоренность

Как и «фиксированные» радиальные двигатели, роторные двигатели обычно имели нечетное количество цилиндров (обычно 5, 7 или 9), чтобы можно было поддерживать постоянный порядок срабатывания каждого второго поршня и обеспечивать плавность хода. Роторные двигатели с четным числом цилиндров были преимущественно «двухрядными».

Большинство роторных двигателей имели цилиндры, направленные наружу от одного коленчатого вала, и имели ту же общую форму, что и радиальные, но существовали также роторные оппозитные двигатели. ^{[ 3 ]} и даже одноцилиндровые роторные.

Преимущества и недостатки

Успеху роторного двигателя в то время способствовали три ключевых фактора: ^{[ 4 ]}

Плавный ход: роторы передают мощность очень плавно, поскольку (относительно точки крепления двигателя) нет частей, совершающих возвратно-поступательное движение, а относительно большая вращающаяся масса картера/цилиндров (как единого целого) действует как маховик .
Улучшенное охлаждение: при работе двигателя вращающийся блок картера/цилиндра создавал собственный быстродвижущийся поток охлаждающего воздуха , даже когда самолет находится в состоянии покоя.
Преимущество в весе: роторы 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 меньшими ребрами охлаждения. Их удельная мощность была еще больше улучшена по сравнению с двигателями, которым для плавности хода требовался дополнительный маховик.

Конструкторы двигателей всегда знали о многочисленных ограничениях роторного двигателя, поэтому, когда двигатели статического типа стали более надежными и имели лучший удельный вес и расход топлива, дни роторных двигателей были сочтены.

Роторные двигатели имели принципиально неэффективную систему смазки с полным вытеснением . Чтобы достичь всего двигателя, смазочная среда должна была попасть в картер через полый коленчатый вал; но центробежная сила вращающегося картера была прямо противоположна любой рециркуляции. Единственным практическим решением было всасывание смазочного материала вместе с топливно-воздушной смесью, как в большинстве двухтактных двигателей .
Увеличение мощности также сопровождалось увеличением массы и размеров. ^{[ 5 ]} умножающая гироскопическую прецессию от вращающейся массы двигателя. Таким образом, у самолетов с этими двигателями были проблемы с устойчивостью и управлением, особенно у неопытных пилотов.
Выходная мощность все больше уходила на преодоление сопротивления воздуха вращающегося двигателя.
Управление двигателем было сложным (см. ниже), что приводило к перерасходу топлива.

конца Первой мировой войны Bentley BR2 был самым большим и мощным роторным двигателем; он достиг точки, за которой этот тип двигателя не мог развиваться дальше, ^{[ 6 ]} и это был последний самолет такого типа, принятый на вооружение британских ВВС.

Управление роторным двигателем

Роторные моносупапе

Часто утверждается, что роторные двигатели не имели дроссельной заслонки и, следовательно, мощность можно было уменьшить только путем периодического отключения зажигания с помощью «мгновенного» переключателя . Это справедливо только для типа «Monosoupape» (один клапан), который забирает большую часть воздуха в цилиндр через выпускной клапан, который остается открытым на протяжении части хода поршня вниз. Таким образом, смесью топлива и воздуха в цилиндре нельзя было управлять через впуск картера. «Дроссельная заслонка» (топливный клапан) моносупа обеспечивала лишь ограниченную степень регулирования скорости, поскольку ее открытие делало смесь слишком богатой, а закрытие делало ее слишком бедной (в любом случае быстрая остановка двигателя или повреждение цилиндров). . Ранние модели имели новаторскую форму изменения фаз газораспределения в попытке обеспечить больший контроль, но это приводило к сгоранию клапанов, и поэтому от нее отказались. ^{[ 7 ]}

Единственным способом плавной работы двигателя Monosoupape на пониженных оборотах был переключатель, который изменял нормальную последовательность зажигания так, чтобы каждый цилиндр срабатывал только один раз за два или три оборота двигателя, но двигатель оставался более или менее сбалансированным. ^{[ 8 ]} Как и в случае с чрезмерным использованием «мгновенного» переключателя: слишком долгая работа двигателя на такой настройке приводила к тому, что большое количество несгоревшего топлива и масла попадало в выхлопную систему и собиралось в нижнем капоте, где это было общеизвестной опасностью возгорания.

«Обычные» роторы

Большинство роторных двигателей имели обычные впускные клапаны, так что топливо (и смазочное масло) подавалось в цилиндры уже смешанными с воздухом - как в обычном четырехтактном двигателе. Хотя обычный карбюратор, способный поддерживать постоянное соотношение топлива и воздуха в диапазоне открытия дроссельной заслонки, был невозможен из-за вращающегося картера; можно было регулировать подачу воздуха через отдельный лепестковый клапан или «блоктрубку». Пилоту необходимо было установить дроссельную заслонку на желаемое положение (обычно полностью открытое), а затем отрегулировать топливно-воздушную смесь в соответствии с требованиями с помощью отдельного рычага «точной настройки», который управлял клапаном подачи воздуха (наподобие ручного управления воздушной заслонкой). . Из-за большой инерции вращения роторного двигателя можно было методом проб и ошибок отрегулировать соответствующую топливно-воздушную смесь, не останавливая ее, хотя это варьировалось в зависимости от типа двигателя, и в любом случае требовалось много практики, чтобы освоить необходимая сноровка. После запуска двигателя с известной настройкой, позволяющей ему работать на холостом ходу, воздушный клапан открывался до достижения максимальных оборотов двигателя.

Обратное дросселирование работающего двигателя для снижения оборотов было возможно путем закрытия топливного клапана в требуемом положении и одновременной регулировки топливно-воздушной смеси в соответствии с требованиями. Этот процесс также был сложным, так что снижение мощности, особенно при приземлении, часто достигалось вместо этого периодическим отключением зажигания с помощью переключателя.

Обрезка цилиндров с помощью выключателей зажигания имела тот недостаток, что топливо продолжало проходить через двигатель, смазывая свечи зажигания и делая плавный повторный запуск проблематичным. Кроме того, в капоте могла скапливаться сырая топливно-масляная смесь. Поскольку это могло вызвать серьезный пожар при отпускании переключателя, стало обычной практикой частично или всю нижнюю часть круглого капота на большинстве роторных двигателей отрезать или оснащать дренажными прорезями.

К 1918 году в справочнике Клерже рекомендовалось поддерживать весь необходимый контроль, используя элементы управления топливом и воздухом, а также запускать и останавливать двигатель, включая и выключая подачу топлива. Рекомендуемая процедура посадки заключалась в отключении подачи топлива с помощью топливного рычага, при этом сигнальный переключатель оставался включенным. Пропеллер ветряной мельницы заставлял двигатель продолжать вращаться, не передавая никакой мощности во время снижения самолета. Было важно оставить зажигание включенным, чтобы свечи зажигания продолжали искрить и не допускали их замасливания, чтобы двигатель можно было (если все прошло хорошо) перезапустить, просто снова открыв топливный клапан. Пилотам посоветовали не использовать выключатель зажигания, так как это в конечном итоге может привести к повреждению двигателя. ^{[ 7 ]}

Пилоты сохранившихся или воспроизведенных самолетов, оснащенных роторными двигателями, по-прежнему находят, что сигнальный переключатель полезен при приземлении, поскольку он обеспечивает более надежный и быстрый способ включения питания в случае необходимости, вместо риска внезапной остановки двигателя или выхода из строя ветряной мельницы. двигатель перезапустится в самый неподходящий момент.

История

Просо

Феликс Милле продемонстрировал 5-цилиндровый роторный двигатель, встроенный в велосипедное колесо, на Всемирной выставке в Париже в 1889 году. Милле запатентовал двигатель в 1888 году, поэтому его следует считать пионером роторного двигателя внутреннего сгорания. Машина с его двигателем принимала участие в гонке Париж-Бордо-Париж в 1895 году, а в 1900 году система была запущена в производство компанией Darracq and Company London . ^{[ 9 ]}

Харгрейв

Лоуренс Харгрейв впервые разработал роторный двигатель в 1889 году, использующий сжатый воздух, намереваясь использовать его в полете с двигателем. Вес материалов и отсутствие качественной обработки не позволили ему стать эффективным силовым агрегатом. ^{[ 10 ]}

Бальцер

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

Для выработки 100 л.с. (75 кВт) при низких оборотах , на которых работали двигатели того времени, импульс, возникающий при каждом такте сгорания, был довольно большим. Чтобы гасить эти импульсы, двигателям требовался большой маховик , что увеличивало вес. В роторной конструкции двигатель выступал в роли собственного маховика, поэтому роторные двигатели могли быть легче, чем обычные двигатели аналогичного размера.
Цилиндры имели хороший поток охлаждающего воздуха, даже когда самолет находился в состоянии покоя, что было важно, поскольку низкая скорость полета самолетов того времени обеспечивала ограниченный поток охлаждающего воздуха, а сплавы того времени были менее совершенными. Ранние конструкции Бальцера даже обходились без ребер охлаждения, хотя последующие роторные двигатели имели эту общую черту двигателей с воздушным охлаждением .

Бальцер произвел 3-цилиндровый автомобиль с роторным двигателем в 1894 году, а затем позже принял участие в попытках Лэнгли построить аэродром , что привело его к банкротству, когда он пытался создать гораздо более крупные версии своих двигателей. Роторный двигатель Бальцера был позже преобразован в статический радиальный двигатель помощником Лэнгли, Чарльзом М. Мэнли , создав известный двигатель Мэнли-Бальцера .

Де Дион-Бутон

Знаменитая компания De Dion-Bouton в 1899 году выпустила экспериментальный 4-цилиндровый роторный двигатель. Хотя он и предназначался для использования в авиации, он не устанавливался ни на один самолет. ^{[ 9 ]}

Адамс-Фарвелл

Автомобили фирмы Adams-Farwell , первые прототипы которой использовали 3-цилиндровые роторные двигатели, разработанные Фэй Оливер Фарвелл в 1898 году, привели к производству автомобилей Adams-Farwell сначала с 3-цилиндровыми, а вскоре после этого и с 5-цилиндровыми роторными двигателями. позже, в 1906 году, как еще один ранний американский автопроизводитель, использовавший роторные двигатели, специально изготовленные для автомобилей. Эмиль Берлинер спонсировал разработку концепции конструкции 5-цилиндрового роторного двигателя Адамса-Фарвелла в качестве облегченной силовой установки для его неудачных экспериментов с вертолетом. Двигатели Адамса-Фарвелла позже использовались на самолетах в США после 1910 года. Также утверждалось, что конструкция Gnôme была заимствована у Адамса-Фарвелла, поскольку, как сообщается, автомобиль Адамса-Фарвелла был продемонстрирован французской армии в 1904 г. В отличие от более поздних двигателей Gnôme и во многом похожих на более поздние авиационные роторные двигатели Clerget 9B и Bentley BR1 , двигатель Adams-Farwell Роторные двигатели имели обычные выпускные и впускные клапаны, установленные в головках цилиндров. ^{[ 9 ]}

Гном

Двигатель Gnome был работой трёх братьев Сегенов: Луи, Лорана и Огюстена. Они были талантливыми инженерами и внуками известного французского инженера Марка Сегена . В 1906 году старший брат Луи основал Société des Moteurs Gnome. ^{[ 12 ]} для производства стационарных двигателей для промышленного использования, получив лицензию на производство Gnom одноцилиндрового стационарного двигателя у компании Motorenfabrik Oberursel , которая, в свою очередь, производила лицензионные двигатели Gnome для немецких самолетов во время Первой мировой войны.

К Луи присоединился его брат Лоран, который разработал роторный двигатель специально для использования в самолетах, используя Gnom цилиндры двигателя . Говорят, что первым экспериментальным двигателем братьев была 5-цилиндровая модель мощностью 34 л.с. (25 кВт) и радиальная, а не роторная модель, но фотографий экспериментальной пятицилиндровой модели не сохранилось. Затем братья Сеген обратились к роторным двигателям в интересах лучшего охлаждения, и первый в мире серийный роторный двигатель, 7-цилиндровый двигатель с воздушным охлаждением « Омега » мощностью 50 л.с. (37 кВт) был показан на Парижском автосалоне 1908 года. Первый построенный Gnome Omega все еще существует и сейчас находится в коллекции Смитсоновского национального музея авиации и космонавтики . ^{[ 13 ]} В Seguins использовался самый прочный доступный материал - недавно разработанный сплав никелевой стали - и удалось снизить вес за счет обработки компонентов из твердого металла, используя лучшие американские и немецкие станки для создания компонентов двигателя; Стенка цилиндра 50-сильного Gnome имела толщину всего 1,5 мм (0,059 дюйма), а шатуны были фрезерованы с глубокими центральными каналами для снижения веса. Несмотря на довольно низкую мощность с точки зрения единиц мощности на литр, его соотношение мощности к весу составляло выдающуюся 1 л.с. (0,75 кВт) на кг.

В следующем, 1909 году, изобретатель Роже Раво установил один из них на свой Аэроскаф , комбинацию крыла и самолета на подводных крыльях , в которой он участвовал в соревнованиях моторных лодок и авиации в Монако. Использование Генри Фарманом Gnome на знаменитых авиационных соревнованиях в Реймсе в том году принесло ему известность, когда он выиграл Гран-при за наибольшую дистанцию беспосадочного полета - 180 километров (110 миль), а также установил мировой рекорд по скорости полета. полет на выносливость. Самый первый успешный полет на гидросамолете Анри Фабра » « Канар был осуществлен на двигателе Gnome Omega 28 марта 1910 года недалеко от Марселя .

Производство роторных двигателей Gnome быстро росло: до Первой мировой войны было произведено около 4000 экземпляров, а Gnome также производила двухрядную версию (Double Omega мощностью 100 л.с.), более крупный Gnome Lambda мощностью 80 л.с. и двухрядную Double Lambda мощностью 160 л.с. По стандартам других двигателей того периода, Gnome считался не особенно темпераментным и считался первым двигателем, способным работать десять часов между капитальными ремонтами. ^{[ 14 ]}

В 1913 году братья Сеген представили новую серию Monosoupape («одноклапанный»), которая заменила впускные клапаны в поршнях на использование одного клапана в каждой головке блока цилиндров, который одновременно выполнял функции впускного и выпускного клапана. Частота вращения двигателя регулировалась путем изменения времени открытия и степени открытия выпускных клапанов с помощью рычагов, воздействующих на толкатели клапанов, от этой системы позже отказались из-за прогорания клапанов. Вес Monosoupape был немного меньше, чем у более ранних двухклапанных двигателей, и он использовал меньше смазочного масла. Monosoupape мощностью 100 л.с. имел 9 цилиндров и развивал номинальную мощность при 1200 об/мин. ^{[ 15 ]} Более поздний девятицилиндровый роторный двигатель Gnome 9N мощностью 160 л.с. использовал конструкцию клапана Monosoupape с добавлением коэффициента безопасности двойной системы зажигания и был последней известной конструкцией роторного двигателя, в которой использовался такой формат клапанов головки блока цилиндров. 9N также отличался необычной установкой зажигания, которая позволяла достигать выходных значений мощности в половину, четверть и одну восьмую за счет использования купе-переключателя и специального пятипозиционного поворотного переключателя, который выбирал, какой из трех альтернативные уровни мощности будут выбираться при нажатии переключателя купе, что позволит ему отключать все искровое напряжение на всех девяти цилиндрах через равные промежутки времени для достижения нескольких уровней снижения мощности. ^{[ 16 ]} Годная к полетам репродукция истребителя-моноплана Fokker D.VIII с зонтиком на аэродроме Олд-Райнбек, оснащенная уникальным двигателем Gnome 9N, часто демонстрирует использование четырехуровневой выходной мощности своего Gnome 9N при обоих наземных испытаниях. ^{[ 17 ]} и в полете.

Роторные двигатели, производимые компаниями Clerget и Le Rhône , 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 коленчатому валу. верхнюю часть каждого цилиндра, чтобы обеспечить впускной заряд.

Семицилиндровый двигатель Gnome мощностью 80 л.с. (60 кВт) был стандартом в начале Первой мировой войны, как Gnome Lambda, и быстро нашел применение в большом количестве конструкций самолетов. Он был настолько хорош, что его лицензировали ряд компаний, в том числе немецкая фирма Motorenfabrik Oberursel, разработавшая оригинальный двигатель Gnom. Позднее Oberursel был куплен компанией Fokker , чья 80-сильная копия Gnome Lambda была известна как Oberursel U.0. Нередко французские Gnôme Lambdas, используемые в самых ранних образцах биплана Bristol Scout , встречались с немецкими версиями, которые использовались в бою на Fokker EI Eindeckers со второй половины 1915 года.

Единственные попытки произвести двухрядные роторные двигатели в любом объеме были предприняты компанией Gnome с их четырнадцатицилиндровым двигателем Double Lambda мощностью 160 л.с., а также с клоном двигателя Double Lambda в начале Первой мировой войны немецкой фирмы Oberursel, U.III. той же номинальной мощности. В то время как образец Double Lambda позволил одному из гоночных самолетов Deperdussin Monocoque разогнаться до мировой рекордной скорости почти 204 км/ч (126 миль в час) в сентябре 1913 года, известно, что на нем был установлен только Oberursel U.III. в несколько немецких серийных военных самолетов, истребитель-моноплан Fokker E.IV и истребитель-биплан Fokker D.III , оба из которых не смогли стать успешными боевыми типами частично из-за низкое качество немецкой силовой установки, которая была склонна к изнашиванию уже через несколько часов боевого полета.

Первая мировая война

Выгодное соотношение мощности и веса роторов было их самым большим преимуществом. В то время как более крупные и тяжелые самолеты почти полностью полагались на обычные рядные двигатели, многие конструкторы истребителей вплоть до конца войны предпочитали роторные двигатели.

Роторные двигатели имели ряд недостатков, в частности, очень высокий расход топлива, отчасти потому, что двигатель обычно работал на полном газу, а также потому, что фазы газораспределения часто были не идеальными. Расход масла также был очень высоким. Из-за примитивной карбюрации и отсутствия настоящего поддона смазочное масло добавлялось в топливно-воздушную смесь. Из-за этого дым двигателя стал тяжелым из-за дыма от частично сгоревшего масла. Касторовое масло было предпочтительным смазочным материалом, поскольку на его смазочные свойства не влияло присутствие топлива, а его склонность к образованию смол не имела значения в системе смазки с полной потерей. Неприятным побочным эффектом стало то, что пилоты Первой мировой войны вдыхали и проглатывали значительное количество масла во время полета, что приводило к стойкой диарее . ^{[ 18 ]} Летная одежда пилотов роторных двигателей обычно пропитывалась маслом.

Вращающаяся масса двигателя также делала его, по сути, большим гироскопом . В горизонтальном полете эффект был не особенно заметен, но при повороте гироскопическая прецессия стала заметна. Из-за направления вращения двигателя повороты налево требовали усилий и происходили относительно медленно, в сочетании с тенденцией к задиранию носа, тогда как повороты направо были почти мгновенными с тенденцией к опусканию носа. ^{[ 19 ]} В некоторых самолетах это может быть полезно в таких ситуациях, как воздушные бои. Sopwith Camel пострадал до такой степени, что ему требовался левый руль направления как для левого, так и для правого поворота, и это могло быть чрезвычайно опасно, если пилот применил полную мощность в верхней части петли на низких скоростях полета. Пилотов-стажеров Camel предупредили, что они должны делать первые резкие повороты направо только на высоте более 1000 футов (300 м). ^{[ 20 ]} Самый известный немецкий противник Camel, Fokker Dr.I триплан , также использовал роторный двигатель, обычно это был клон Oberursel Ur.II французской силовой установки Le Rhone 9J мощностью 110 л.с.

Еще до Первой мировой войны предпринимались попытки преодолеть проблему инерции роторных двигателей. Еще в 1906 году Чарльз Бенджамин Редруп продемонстрировал Королевскому летному корпусу в Хендоне «безреактивный» двигатель, в котором коленчатый вал вращался в одном направлении, а блок цилиндров — в противоположном, причем каждый из них приводил в движение пропеллер. Более поздним развитием этого стал безреактивный двигатель «Харт», разработанный Редрупом в 1914 году, в котором был только один гребной винт, соединенный с коленчатым валом, но он вращался в направлении, противоположном блоку цилиндров, тем самым в значительной степени нивелируя негативные эффекты. Это оказалось слишком сложным для надежной работы, и Редруп изменил конструкцию на статический радиальный двигатель, который позже был опробован на экспериментальных самолетах Vickers FB12b и FB16 . ^{[ 21 ]} к сожалению, безуспешно.

По мере развития войны авиаконструкторы требовали все большего количества энергии. Рядные двигатели смогли удовлетворить этот спрос за счет улучшения верхних пределов оборотов, что означало большую мощность. Улучшения в фазах газораспределения, системах зажигания и легких материалах сделали возможным увеличение оборотов, и к концу войны средняя частота вращения двигателя увеличилась с 1200 об/мин до 2000 об/мин. Роторный не смог сделать того же из-за сопротивления вращающихся цилиндров в воздухе. Например, если в начале войны модель с 1200 об/мин увеличила обороты всего до 1400, сопротивление цилиндров увеличилось на 36%, поскольку сопротивление воздуха увеличивается пропорционально квадрату скорости. На более низких оборотах сопротивление можно было просто игнорировать, но по мере того, как число оборотов увеличивалось, ротор вкладывал все больше и больше мощности во вращение двигателя, оставляя все меньше мощности для обеспечения полезной тяги через винт.

Двухроторные конструкции Сименс-Гальске

Одну умную попытку спасти эту конструкцию, аналогичную британской концепции «безреакционного» двигателя Редрупа, предприняла компания Siemens . Картер (с гребным винтом, 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 «носом вперед», в то время как коленчатый вал (который, в отличие от других конструкций, никогда не «выходил» из картера) ), а 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 передачи в задней части картера, в результате чего появился одиннадцатицилиндровый двигатель Siemens-Halske Sh.III с меньшим сопротивлением и меньшим полезным крутящим моментом. ^{[ 22 ]}^: 4–5 использовавшаяся на нескольких типах в конце войны, в частности на истребителе Siemens-Schuckert D.IV Низкая скорость вращения нового двигателя, , в сочетании с большими воздушными винтами с крупным шагом, которые иногда имели четыре лопасти (как на SSW D.IV), давала двигатели, оснащенные двигателем У него выдающаяся скороподъемность, а некоторые экземпляры силовой установки Sh.IIIa позднего выпуска, как говорят, даже имели мощность до 240 л.с. ^{[ 22 ]}^: 12

Один новый самолет с роторным двигателем, собственный D.VIII компании Fokker , был спроектирован, по крайней мере частично, для того, чтобы в некоторой степени использовать имеющиеся на заводе в Оберурзеле резервные двигатели Ur.II мощностью 110 л.с. (82 кВт) , которые сами по себе являются клонами роторного двигателя Le Rhône 9J .

Из-за блокады судоходства союзниками немцы все больше не могли получить касторовое масло, необходимое для правильной смазки своих роторных двигателей. Заменители никогда не были полностью удовлетворительными, что приводило к повышению рабочих температур и сокращению срока службы двигателя. ^{[ 23 ]}^{[ 24 ]}^{[ 25 ]}

Послевоенный

К моменту окончания войны роторный двигатель устарел и довольно быстро вышел из употребления. Британские Королевские ВВС, вероятно, использовали роторные двигатели дольше, чем большинство других операторов. Стандартный послевоенный истребитель Королевских ВВС Sopwith Snipe использовал роторный двигатель Bentley BR2 как самый мощный (около 230 л.с. (170 кВт)) роторный двигатель, когда-либо построенный союзниками во время Первой мировой войны . Стандартный учебный самолет Королевских ВВС первых послевоенных лет, Avro 504 K 1914 года выпуска, имел универсальную установку, позволяющую использовать несколько различных типов маломощных роторных двигателей, которых было в большом избытке. Точно так же шведский учебно-тренировочный самолет FVM Ö1 Tummelisa , оснащенный роторным двигателем Le-Rhone-Thulin мощностью 90 л.с. (67 кВт), прослужил до середины тридцатых годов.

Конструкторам приходилось балансировать между дешевизной излишков войны двигателей, их низкой топливной экономичностью и эксплуатационными расходами их системы смазки с полными потерями, и к середине 1920-х годов роторные двигатели были более или менее полностью вытеснены даже на британской службе, в основном благодаря новое поколение «стационарных» радиальных двигателей с воздушным охлаждением, таких как Armstrong Siddeley Jaguar и Bristol Jupiter .

Эксперименты с концепцией роторного двигателя продолжались.

Первая версия двигателя Мишеля с оппозитными распредвалами 1921 года, необычного двигателя , использовала принцип роторного двигателя, то есть его «блок цилиндров» вращался. Вскоре он был заменен версией с теми же цилиндрами и кулачками, но со стационарными цилиндрами и кулачковой направляющей, вращающейся вместо коленчатого вала. В более поздней версии от кулачка вообще отказались и использовали три соединенных коленчатых вала.

К 1930 году советские пионеры вертолетостроения Борис Н. Юрьев и Алексей М. Черемухин, оба сотрудники Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ, Центральный аэрогидродинамический институт), построили одну из первых практических одноподъемных несущих винтов на своей одновинтовой машине ЦАГИ 1-ЭА. вертолет с несущим винтом, оснащенный двумя роторными двигателями М-2, разработанными и построенными в Советском Союзе, которые сами по себе являются модернизированными копиями роторного двигателя Gnome Monosoupape времен мировой войны. I. ЦАГИ 1-ЭА установил неофициальный рекорд высоты в 605 метров (1985 футов), пилотируемый Черемухиным 14 августа 1932 года на мощности сдвоенных роторных двигателей М-2. ^{[ 26 ]}

Использование в автомобилях и мотоциклах.

Хотя роторные двигатели в основном использовались в самолетах, некоторые автомобили и мотоциклы были построены с роторными двигателями. Пожалуй, первым был мотоцикл Millet 1892 года. Знаменитым мотоциклом, выигравшим множество гонок, был Megola , имевший роторный двигатель внутри переднего колеса. Еще одним мотоциклом с роторным двигателем был Чарльза Редрупа 1912 года Redrup Radial , который представлял собой трехцилиндровый роторный двигатель объемом 303 куб.см, устанавливавшийся на ряд мотоциклов Redrup.

В 1904 году в Уэльсе был построен двигатель Барри , также спроектированный Редрупом: вращающийся 2-цилиндровый оппозитный двигатель массой 6,5 кг. ^{[ 3 ]} был установлен внутри рамы мотоцикла.

начала 1920-х годов Немецкий мотоцикл Megola использовал пятицилиндровый роторный двигатель в конструкции передних колес.

В 1940-х годах Сирил Пуллин разработал Powerwheel — колесо с вращающимся одноцилиндровым двигателем , сцеплением и барабанным тормозом внутри ступицы, но оно так и не поступило в производство.

Другие роторные двигатели

Помимо конфигурации цилиндров, движущихся вокруг неподвижного коленчатого вала, роторными двигателями также называют несколько различных конструкций двигателей . Самый известный беспоршневой роторный двигатель , роторный двигатель Ванкеля, использовался NSU в автомобиле Ro80 , Mazda в различных автомобилях, таких как серия RX, а также в некоторых экспериментальных авиационных приложениях.

В конце 1970-х годов был испытан концептуальный двигатель под названием Bricklin-Turner Rotary Vee . ^{[ 27 ]}^{[ 28 ]} Rotary Vee по конфигурации аналогичен коленчатому паровому двигателю . Поршневые пары соединяются в виде цельных V-образных элементов, каждый конец которых плавает в паре вращающихся групп цилиндров. Пары вращающихся блоков цилиндров расположены так, что их оси расположены под большим углом V. Поршни в каждой группе цилиндров движутся параллельно друг другу, а не в радиальном направлении. Эта конструкция двигателя не пошла в производство. Rotary Vee предназначался для питания Bricklin SV-1 .

См. также

Примечания

^ Наум, Эндрю (1999). Роторный авиационный двигатель . НМСИ Трейдинг Лтд. 40. ИСБН 1-900747-12-Х .
^ «Видео-видео о «вращательном/радиальном» показе кинетической модели авиации в поперечном сечении Musee de l'Air» . Архивировано из оригинала 2 июля 2019 г. Проверено 7 ноября 2016 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Чарльз Бенджамин Редруп» . Архивировано из оригинала 15 июля 2017 г. Проверено 11 апреля 2008 г.
^ Технические примечания Air Board , RAF Air Board, 1917 г. Перепечатано Camden Miniature Steam Services, 1997 г.
^ например, сравните Gnome Monosoupape с Bentley BR2.
^ Ганстон, Билл (1986). Всемирная энциклопедия авиационных двигателей . Веллингборо: Патрик Стивенс. стр. 22–26.
^ Jump up to: ^а ^б Наум, Эндрю (1999). Роторный авиационный двигатель . NMSI Trading Ltd., стр. 44–45. ISBN 1-900747-12-Х .
^ Донован, Фрэнк; Фрэнк Роберт Донован (1962). Ранние орлы . Додд, Мид. п. 154.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Наум, Эндрю (1999). Роторный авиационный двигатель . НМСИ Трейдинг Лтд. 20. ISBN 1-900747-12-Х .
↑ Харгрейв, Лоуренс (1850–1915). Архивировано 24 мая 2011 г. в Wayback Machine . Австралийский биографический словарь в Интернете.
^ «Автомобильные патенты Бальцера» . Национальный музей американской истории. 02.11.2016. Архивировано из оригинала 30 июня 2011 г. Проверено 29 июня 2011 г.
^ «САФРАН» (на французском языке). Архивировано из оригинала 28 февраля 2011 г. Проверено 14 сентября 2009 г. 6 июня 1905 года Луи и Лоран Сеген основали в Женвилье компанию по производству двигателей Gnome.
^ «Роторный двигатель Гном Омега №1» . Смитсоновский институт. Архивировано из оригинала 19 апреля 2012 года . Проверено 14 апреля 2012 г.
^ Генчи, Джузеппе; Зорге, Франческо (2012), Кутсьер, Теун; Чеккарелли, Марко (ред.), «Роторный авиационный двигатель с 1908 по 1918 год» , Исследования по истории машин и механизмов , том. 15, Дордрехт: Springer Нидерланды, стр. 349–362, doi : 10.1007/978-94-007-4132-4_24 , ISBN. 978-94-007-4131-7 , получено 12 декабря 2022 г.
^ Вивиан, Э. Чарльз (2004). История воздухоплавания . Издательство Кессинджер. п. 255. ИСБН 1-4191-0156-0 .
^ Мюррин, Фред; Филлипс, Терри. «(A) Посмотрите на роторный двигатель Gnôme 9N» . kozaero.com . КозАэро. Архивировано из оригинала 9 июня 2021 года . Проверено 13 августа 2021 г. Чтобы двигатель работал плавно на пониженных режимах мощности, селекторный переключатель должен был отключать все цилиндры через равные промежутки времени. Также было полезно периодически зажигать все цилиндры, чтобы поддерживать их в тепле и предотвращать загрязнение свечей зажигания маслом. Селекторный переключатель имеет пять положений: нулевое (0) для выключения и четыре рабочих положения, с первого по четвертое (1-4) (см. Фото 5). У Gnôme 9N было два магнето (и две свечи зажигания на цилиндр), а селекторный переключатель был подключен только к правому магнето, поэтому пилоту было необходимо выключить левое магнето, если он хотел изменить скорость двигателя.
^ Стартап Old Rhinebeck Fokker D.VIII и Takoff (YouTube) (YouTube). Аэродром Старый Райнбек: Шолом. 4 августа 2019 г. Событие происходит с 0:12 до 2:00. Архивировано из оригинала 13 августа 2021 г. Проверено 13 августа 2021 г.
^ Артур Гулд Ли (2012). Открытая кабина: пилот Королевского летного корпуса . Грубская улица. ISBN 978-1-908117-25-0 .
^ Маккатчеон, Кимбл Д. «Роторный ротор Gnome Monosoupape Type N» (PDF) . Историческое общество авиационных двигателей. Архивировано из оригинала (PDF) 6 июля 2008 г. Проверено 1 мая 2008 г.
^ Абзуг, Малкольм Дж.; Э. Юджин Ларраби (2002). Устойчивость и управляемость самолета . Издательство Кембриджского университета. стр. 9 . ISBN 0-521-80992-4 .
^ Фэрни, Уильям (2007). Человек с ножом и вилкой - Жизнь и творчество Чарльза Бенджамина Редрупа . Дизельное издательство. ISBN 978-0-9554455-0-7 .
^ Jump up to: ^а ^б Грей, Питер Л. (1966). Самолет в профиле №86 — Siemens Schuckert D.III и IV . Лезерхед, Суррей, Англия: Профильные публикации.
^ Гилмартин, Джон Ф. младший (1994). «Технологии и стратегия: каковы пределы?». Два историка в области техники и войны . Военный колледж армии США , Институт стратегических исследований . п. 10. ISBN 1428915222 .
^ Фишер, Сюзанна Хейс (1999). «Самолеты, производство во время войны». У Спенсера К. Такера; Лаура Матисек Вуд; Джастин Д. Мерфи (ред.). Европейские державы в Первой мировой войне: Энциклопедия . Тейлор и Фрэнсис . п. 10. ISBN 081533351X .
^ Комиссия по международной торговле США (1921 г.). Тарифные информационные обзоры по статьям параграфов 44 и 45 Закона о тарифах 1913 года . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство правительства США . п. 40.
^ Савин, Александр. «ЦАГИ 1-ЭА». Архивировано 26 января 2009 г. в Wayback Machine ctrl-c.liu.se, 24 марта 1997 г. Проверено 12 декабря 2010 г.
^ Популярная наука, август 1974 г.
↑ Популярная наука, апрель 1976 г.

Внешние ссылки

[nahum40-1] Наум, Эндрю (1999). Роторный авиационный двигатель . НМСИ Трейдинг Лтд. 40. ИСБН 1-900747-12-Х .

[2] «Видео-видео о «вращательном/радиальном» показе кинетической модели авиации в поперечном сечении Musee de l'Air» . Архивировано из оригинала 2 июля 2019 г. Проверено 7 ноября 2016 г.

[Barry-3] Jump up to: ^а ^б «Чарльз Бенджамин Редруп» . Архивировано из оригинала 15 июля 2017 г. Проверено 11 апреля 2008 г.

[4] Технические примечания Air Board , RAF Air Board, 1917 г. Перепечатано Camden Miniature Steam Services, 1997 г.

[5] например, сравните Gnome Monosoupape с Bentley BR2.

[6] Ганстон, Билл (1986). Всемирная энциклопедия авиационных двигателей . Веллингборо: Патрик Стивенс. стр. 22–26.

[nahum44-7] Jump up to: ^а ^б Наум, Эндрю (1999). Роторный авиационный двигатель . NMSI Trading Ltd., стр. 44–45. ISBN 1-900747-12-Х .

[8] Донован, Фрэнк; Фрэнк Роберт Донован (1962). Ранние орлы . Додд, Мид. п. 154.

[nahum20-9] Jump up to: ^а ^б ^с Наум, Эндрю (1999). Роторный авиационный двигатель . НМСИ Трейдинг Лтд. 20. ISBN 1-900747-12-Х .

[10] Харгрейв, Лоуренс (1850–1915). Архивировано 24 мая 2011 г. в Wayback Machine . Австралийский биографический словарь в Интернете.

[11] «Автомобильные патенты Бальцера» . Национальный музей американской истории. 02.11.2016. Архивировано из оригинала 30 июня 2011 г. Проверено 29 июня 2011 г.

[12] «САФРАН» (на французском языке). Архивировано из оригинала 28 февраля 2011 г. Проверено 14 сентября 2009 г. 6 июня 1905 года Луи и Лоран Сеген основали в Женвилье компанию по производству двигателей Gnome.

[13] «Роторный двигатель Гном Омега №1» . Смитсоновский институт. Архивировано из оригинала 19 апреля 2012 года . Проверено 14 апреля 2012 г.

[14] Генчи, Джузеппе; Зорге, Франческо (2012), Кутсьер, Теун; Чеккарелли, Марко (ред.), «Роторный авиационный двигатель с 1908 по 1918 год» , Исследования по истории машин и механизмов , том. 15, Дордрехт: Springer Нидерланды, стр. 349–362, doi : 10.1007/978-94-007-4132-4_24 , ISBN. 978-94-007-4131-7 , получено 12 декабря 2022 г.

[15] Вивиан, Э. Чарльз (2004). История воздухоплавания . Издательство Кессинджер. п. 255. ИСБН 1-4191-0156-0 .

[16] Мюррин, Фред; Филлипс, Терри. «(A) Посмотрите на роторный двигатель Gnôme 9N» . kozaero.com . КозАэро. Архивировано из оригинала 9 июня 2021 года . Проверено 13 августа 2021 г. Чтобы двигатель работал плавно на пониженных режимах мощности, селекторный переключатель должен был отключать все цилиндры через равные промежутки времени. Также было полезно периодически зажигать все цилиндры, чтобы поддерживать их в тепле и предотвращать загрязнение свечей зажигания маслом. Селекторный переключатель имеет пять положений: нулевое (0) для выключения и четыре рабочих положения, с первого по четвертое (1-4) (см. Фото 5). У Gnôme 9N было два магнето (и две свечи зажигания на цилиндр), а селекторный переключатель был подключен только к правому магнето, поэтому пилоту было необходимо выключить левое магнето, если он хотел изменить скорость двигателя.

[17] Стартап Old Rhinebeck Fokker D.VIII и Takoff (YouTube) (YouTube). Аэродром Старый Райнбек: Шолом. 4 августа 2019 г. Событие происходит с 0:12 до 2:00. Архивировано из оригинала 13 августа 2021 г. Проверено 13 августа 2021 г.

[18] Артур Гулд Ли (2012). Открытая кабина: пилот Королевского летного корпуса . Грубская улица. ISBN 978-1-908117-25-0 .

[AEHS-19] Маккатчеон, Кимбл Д. «Роторный ротор Gnome Monosoupape Type N» (PDF) . Историческое общество авиационных двигателей. Архивировано из оригинала (PDF) 6 июля 2008 г. Проверено 1 мая 2008 г.

[20] Абзуг, Малкольм Дж.; Э. Юджин Ларраби (2002). Устойчивость и управляемость самолета . Издательство Кембриджского университета. стр. 9 . ISBN 0-521-80992-4 .

[21] Фэрни, Уильям (2007). Человек с ножом и вилкой - Жизнь и творчество Чарльза Бенджамина Редрупа . Дизельное издательство. ISBN 978-0-9554455-0-7 .

[Gray_Profile-22] Jump up to: ^а ^б Грей, Питер Л. (1966). Самолет в профиле №86 — Siemens Schuckert D.III и IV . Лезерхед, Суррей, Англия: Профильные публикации.

[23] Гилмартин, Джон Ф. младший (1994). «Технологии и стратегия: каковы пределы?». Два историка в области техники и войны . Военный колледж армии США , Институт стратегических исследований . п. 10. ISBN 1428915222 .

[24] Фишер, Сюзанна Хейс (1999). «Самолеты, производство во время войны». У Спенсера К. Такера; Лаура Матисек Вуд; Джастин Д. Мерфи (ред.). Европейские державы в Первой мировой войне: Энциклопедия . Тейлор и Фрэнсис . п. 10. ISBN 081533351X .

[25] Комиссия по международной торговле США (1921 г.). Тарифные информационные обзоры по статьям параграфов 44 и 45 Закона о тарифах 1913 года . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство правительства США . п. 40.

[26] Савин, Александр. «ЦАГИ 1-ЭА». Архивировано 26 января 2009 г. в Wayback Machine ctrl-c.liu.se, 24 марта 1997 г. Проверено 12 декабря 2010 г.

[27] Популярная наука, август 1974 г.

[28] Популярная наука, апрель 1976 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[ 27 ]

[ 28 ]

v т и Тепловые двигатели
Carnot engine Fluidyne Gas turbine Hot air Jet Minto wheel Photo-Carnot engine Piston Pistonless (Rotary) Rijke tube Rocket Split-single Steam (reciprocating) Steam turbine Aeolipile Stirling Thermoacoustic Manson engine
Beale number West number
Timeline of heat engine technology
Thermodynamic cycle