Продолжаем серию статей про малокубатурные роторные двигатели Ванкеля. В прошлых 2- статьях мы порассуждали и написали – а что выпускалось из малых роторных двигателей в 60-х и 70-х годах 20 го века. Потом описали- а что есть в производстве на сегодняшний день. Вывод из всего этого массива фактов и сведений такой- и раньше много делалось, и сегодня кое что так же выпускается. Тема не заглохла и как-то развивается.
Сравнение веса роторного и поршневого моторов мощностью 2,8 л.с. Вес роторного 4 фунта (1,8 кг). Вес поршневого — 28 фунтов (12,6 кг). Роторный моторчик- производство Freedom-Мotors (США)
Но есть одна важная особенность. Сегодня в середине 20-х годов 21 века оказалось резко востребована размерность именно микро-моторов. Небывалый прежде всплеск выпуска, и бурное развитие отрасли малых беспилотных летательных аппаратов вызвал огромный спрос на сверхмалые моторчики, мощностью от 3 л.с. до 12-15 л.с. Именно на таких мощностях работают силовые установки малых дронов и БПЛА, которые наиболее производимы и востребованы на массовом рынке. Причем и в гражданской, и в военной отраслях. Силовые установки на электрической энергии, которые сейчас устанавливаются на подавляющее большинство БПЛА- достаточно дешевы и массово производятся. Тем более что электромоторами легко управлять. Но вот энергоемкость электро-аккумуляторов во много раз уступает энергоёмкости бензина. Поэтому два разных дрона, которые будут иметь батарейку и бак бензина одного и того же веса, будут иметь продолжительность полета очень разную.
Т.е. на бензомоторе с некоторым запасом бензина летать можно в разы дольше, чем на электро-батарейке. О всех преимуществах бензо-моторов перед электротягой- смотрите в другом моем материале- ПРЕИМУЩЕСТВА
И тут роторные микро-Ванкели были бы как нельзя кстати. Но вот беда, микро-Ванкели никто в мире не умеет производить. Если мы посмотрим на сегодняшних производителей роторных моторов малых размеров, то обнаружим, что самый малый размер, который сейчас производится в мире- это объём мотора 208 куб см с мощностью в 38 л.с. Этот мотор разработан британской фирмой UAV Engines LTD. Копии этого вполне удачного моторчика массово производятся в Китае и в Иране. Основное назначение мотора- установка на ударные боевые самолеты- снаряды с размахом крыльев около 3 метров и весом боевой части до 30 кг. Именно такие ТТХ имеет израильский самолёт- снаряд Harop.
Но, как я писал выше, основная часть применяемых, выпускаемых и востребованных дронов и БПЛА- это гораздо меньшие по размерам летающие машинки как крылатой, так и мультивинтовой схемы. И там силовые установки должны быть мощностью от 3 до 15 л.с. Именно это самый массовый сегмент мировой индустрии дронов-БПЛА. Но вот малых роторных моторов в такой размерности никто не делает. И не потому, что производители не хотят делать моторчики такой размерности, а потому что не могут. Известная трудность с созданием уплотнения ротора в двигателях Ванкеля обостряется с уменьшением размера моторчика. И те конструкции уплотнений, которые вполне приемлемо работают в средних размерах моторов, перестают быть эффективными в значительном уменьшении размера. Тут работает известный закон масштабирования, который открыл еще 500 лет назад Леонардо ДаВинчи. При уменьшении линейного размера детали, её площадь уменьшается в квадратичном порядке, а объём- в кубическом… Именно эта закономерность не дает возможности создать эффективные малые дизельные двигатели, малые газовые или паровые турбины. И с двигателями Ванкеля происходит то же самое.
Именно по этой причине создать микро-Ванкель крайне трудно. В прежние годы – в конце 60-х годов германская фирма «Fichtel & Sachs» выпускала микромоторчик OS wankel объемом всего 4,97 куб.см, предназначенный для использования в авиамоделях. Микродвигатель имел вес в дюралевом корпусе менее 400 гр, умещаясь на ладони, и развивал мощность в 1,1 л.с., на оборотах в 17 000 об/мин. Но он работал на спирте, ибо неэффективные уплотнения не позволяли создать заметную степень сжатия и на бензине рабочая смесь при плохом сжатии не поджигалась. А легко испаряемый и легко воспламеняемый спирт позволял это сделать на малых степенях сжатия. Но производство этого моторчика прекратилось еще в середине 70-х годов прошлого века.
На сегодняшний день информации о производстве в мире микрокубатурных роторных Ванкелей практически нет. Исключение составляет лишь сайт современной американской фирмы Freedom-Мotors (которая пытается разрабатывать малые роторные Ванкели). На этом сайте есть краткое описание малокубатурного роторного моторчика объемом 27 куб см (мощность 2,5 л.с.), и даже фотография этого малого мотора, прикрученного к ручной косе- триммеру для покоса травы. Но в конце описания указано, что промышленное производство такого мотора не удалось начать. Я подозреваю, что из-за плохой степени сжатия, этот моторчик у них работал так же только на спирте, или на похожей легко воспламеняемой жидкости типа гептана или пентана.
Итог всех изысканий, как в архивах прошлых десятилетий, так и в современном интернете таков: нормальных миро- ванкелей, работающих на автомобильном бензине никто ни прежде, ни сейчас производить не умеет.
Ярким примером такого положения служит британский производитель роторных моторов небольшой мощности Rotron Power. Эта фирма производит 5-ть типов роторных двигателей на основе одной и той же роторной секции жидкостного охлаждения объёмом 300 куб.см. Британцы компонуют на одном валу то одну, то две, то три, то четыре секции и получают двигатели разной мощности. Так же, сайте фирмы есть предложение купить маленький моторчик, специально спроектированный для установки на Джет Сёрфы (доски с мотором для скоростного катания на воде). Но это оказывается — поршневой 2х тактный моторчик, объёмом 90 куб.см., весом в 5 кг, пиковой мощностью до 11 л.с. и моторесурсом всего в 100 часов.
Вот тут во весь рост проявляется проблема создания роторных микромоторов. Производитель видит коммерческую нишу для создания и продажи дорогих малых моторчиков для установки на снаряды престижного и модного вида активных водных развлечений — джет сёрфов. Но не может сделать мотор из линейки своего основного роторного технического ассортимента, и вынужден сделать крайне малоресурсный 2-х тактный поршневой моторчик… Это очень яркий пример положения с малыми Ванкелями.
Т.е. запрос в мире на микрокубатурные роторные Ванкели есть, и он очень велик, но пока в мире их никто не сумел сделать. И на сегодняшний день все малые дроны и коптеры летают на бензине с помощью, например, малых 4-х тактных поршневых моторчиков японской фирмы SAITO. Этот японский производитель выпускает широкую линейку моторчиков для авиамоделей – объемом от 10 куб см в исполнении одноцилиндрового моторчика, до крупных 3-х цилиндровых моторов объемом 90 куб см. И ресурс у них заметно больше, чем у простеньких 2-х тактных моделей, да и расход топлива меньше. Правда, удельная мощность заметно хуже.
В России теоретически еще возможно купить такие моторы у дилеров из былых остатков на складах. Цены от этого везде разные, но крайне не дешевые. Например, цена самого мощного 3-х цилиндрового мотора на доске объявлений Авито имеет цифру в 286 тыс руб.
В СССР, когда то было многочисленное производство авиа-модельных 2-х тактных моторчиков. Все мальчишки 60-х и 70-х годов прошлого века помнят пионерские кружки технического моделирования и отечественные моторчики МК-16, Кометы и Метеоры. Объем моторчиков был от 2,5 до 8 куб см. Но все это уже в далёком прошлом, такие производства давным — давно исчезли под натиском импортной техники. А теперь не осталось ни импортной продукции, ни своего, отечественного микро-моторостроения.
Но – будущее у микрокубатурных роторных Ванкелей мощностью от 1 л.с. до 15 л.с. для различных дронов и БПЛА — несомненно есть. И сними эти сверхлегкие летательные машинки значительно улучшат свои ТТХ. Создание новых конструкций уплотнений ротора повышенной эффективности несомненно позволит это сделать в ближайшем будущем.