Альтернативные варианты кинематических схем авиационных двигателей

[Барада]

А мне сделали комплект, хочу поставить, вес лопатки снижается с 8 грамм до 2.5. Для дополнительного уменьшения износа, при облегченном апексе, можно уменьшить и усилие поджимающих его к трохоиде пружин, убрать к примеру одну "рессору". Очень хочется поставить лопатки с экранным исполнением, что дополнительно уменьшит их высокочастотную вибрацию, снизит температурный напор, уберет перетечки рабочего тела между камерами.
На счет применения керамических апексов в высокофорсированном варианте, обычная лопатка на гонках не продержится и часа, а в Лимане на кубке первой формулы, она спокойно работала все 24 часа. Про ресурс "слышал" обратное мнение - ранее эта тема обсуждалась на одном американском сайте, керамические лопатки выпускаемые одной зарубежной компанией стоили в районе 1000 долларов (данные 10 летней давности), а работали значительно дольше обычных.

Это скорее подтверждает представление о том что керамика бывает весьма различная.
Из практики: лопатки от производителя ротари авиэйшен США выдерживают очень хорошо и гонки
и 24 часа и более, а это легированный чугун. не только лишь керамика позволяет делать надежно.
Опять же высокофорсированные моторы создают высокие давления и соответственно значительно большие силы,
прижимающие лопатку к пазу и соотв. к эпитрохоиде. В этих условиях как мне представляется
действие центробежных сил уже не является доминирующим, инициативу перехватывают силы давления
и вес лопатки уже не играет решающего значения(возможно)
Пружины прижимающие апекс к эпитрохоиде они выполняют функцию предотвращая отрыв лопатки
и разгерметизацию камеры при высоких оборотах в тех частях траектории где такой отрыв возможен.
на этом их функция ограничивается. какого-то серьезного влияния на износ и ресурс мне представляется
это не оказывает. я замускал 10-ти граммовые апексы и с двумя и с одной пружиной, с разной силой прижимания
(глубина паза различная) это не оказывает существенной разницы ни на износ ни на тягу двигателя.

что такое "экранное исполнение" не понял, есть ли рисунок? очень интересно

 

[RVD]

...что такое "экранное исполнение" не понял, есть ли рисунок? очень интересно

Ну вот, приехали, вы же у Игоря комплектующие берете, разве он вам не рассказывал, что цэ-таке в канавке прячется за "зверь". Мы с ним уже много раз перетирали эту тему ... после спаренных апексов испытания должны перерасти в мой вариант, как я понимаю всё должно быть воплощено на вашей машине, или он "зажилил" этот вариант. Экран стопроцентно убирает усилие на апекс от действия газовых сил. Высокочастотные вибрации тоже гасятся.

В свое время сделал лопатки из двуокиси циркония, толщиной 2 мм, а сейчас мне изготовили их из нитрида кремния толщиной 3 мм. Последний вариант лучше, потому как на 2 мм. апексе "теоретически" не хватает радиуса кривизны эквидистанты, в крайних положениях лопатку подзакусывает.

 

[Барада]

или он "зажилил" этот вариант. Экран стопроцентно убирает усилие на апекс от действия газовых сил. Высокочастотные вибрации тоже гасятся.

- этот вариант еще не готов в металле, но я так и не понял почему "экран". надо еще порисовать.

нитрид кремния и двуокись циркония... а не уничтожат ли такие апексы хром на статоре двигателя? это надо испытывать...

 

[RVD]

Не надо там ничего в нем изобретать, всё уже скомпоновано, Пусть Игорь даст мне точные вводные, и через день у него будет согласованный чертеж. Если вы увидите конструктив, то поймете, что давать этому узлу другое название, едва ли будет уместно. Зона трения (эквидистанта) в новом варианте несет шероховатость по 17 квалитету, таких значений вы не увидите даже в справочнике Анурьева или Мягкова ( промышленность ограничиваются 14 квалитетами). А от высоты микронеровностей пар трения зависит и соответствующая им отсрочка времени наступления потенциального задира.

 

[Kanonier]

с максимальным рычагом на коленчалый вал это как раз самая основа и суть двигателя.

НЕ! Вы не совсем поняли. Разговор про какие- то рычаги, ну не сегодня (вот там ничего не выиграешь, но и не проиграешь).. Я подразумеваю кинематику (конструкцию) которая «подыгрывает» рабочему процессу (РП).

К примеру возьмем ванкель. Пространственное разделение тактов. Уже хорошо всегда холодный объем, более полное наполнение, полноценный заряд ТВС. Во уже кинематика помогает РП.

Далее (пофантазируем), пусть похожий двигатель имеет полость сжатия меньше полости расширения. А тут получается чистый Аткинсон, а это в идеале плюс 10-12 % КПД. Опять конструкция (кинематика) подыгрывает РП.

Следующий момент, пусть двигатель имеет более продолженный выстой (чем ванкель). И шо мы можем иметь? А мы можем иметь отделенную КС полусферической формы (на роторе). И что с этого? Меньшая площадь стенок КС. А это меньшие тепловые потери, и можно несколько увеличить СС (не опасаясь детонации.). Опять неплохо!

.Побочный эффект- увеличенная скорость нарастания давления (от повышения СС), неприятная штука (в поршневом может последний выбить в картер).

А если в конструкции предусмотрим симметрию рабочих тактов (ну это точно не ванкель), когда на противоположной стороне тоже аналогичный всплеск давления (результирующая на ротор нулевая). Тогда прочность конструкции определяется, не прочностью связаных элементов, а прочностью материалов. А это на порядок разница.

Ну а раз так (конструкция выдерживает), то используем сверхбедные смеси альфа-1, 5-2,5. И мощную систему зажигания (многоточечная, объемная), что бы сразу во всех КС местах и одновременно (одномоментно скорость горения вывести на 100 м/с и выше (сразу скажу это не детонация где реакция 1000 м/с и выше). Такой вид горения исключает, главный недостаток сверх бедных смесей-неадекватное горение. Опять прирост КПД на 4-6 %.

Далее, пространственное разделение тактов позволяет смело переходить к адиабатному движку (ну нехрен отдавать тепло атмосфере). Причем бензинка,(не дизель). ТВС сжималась в холодной полости , горела в отделенной КС. А расширяться в изолированной полости. А если и Аткинсон (продолженное расширение), вообще прекрасно.

Ну и следующий момент, что бы не употреблять всякую там керамику, попробовать охлаждать двигатель (причем изнутри.) Это не паровой цикл Крауэра, когда он выпускает горячие и использует только тепло стенок. Нет. После того как из горящих газов выжмем большую часть энергии (в конце такта) форсунками осуществляем впрыск воды.

Получаем два в одном. Охлаждение изнутри. И дополнительная энергия. Итого выхлоп относительно холодный, а стенки атмосферу не греют.

Ну в общем, я как то так понимаю изменение кинематики с учетом РП. Правда, как это все связать, что бы такая хрень заработала.

А рычаги, это от лукавого.

 

[RVD]

Вы не совсем поняли.
Получаем два в одном. Охлаждение изнутри. И дополнительная энергия. Итого выхлоп относительно холодный, а стенки атмосферу не греют.

Не уверен, стоит ли тратить время на критику, уж очень много "умных мыслей".

 

[Барада]

думаю не стоит. огромная куча теории и мелкого тюнинга. кое что из этого возможно реализовать и возможно.
но после выплескивания с водой младенца, есть ли смысл с камня слизывать соль, в размере 4-10 процентов момента?

Единственное с многоточечным зажиганием. в роторе на выских оборотах.
выявлены огромные проблемы. топливо долго горит и догорает ближе к выхлопу. это смазывает пик давления
и та мощность которая могла развиваться не развивается. а часть топлива которая далеко от свечей.
грубо 1см возле крышки и с дугой стороны 1см возле крышки (я утрирую) горитт прям в выпускном коллекторе
эффективно имитируя отопительный прибор.
Если быть более конкретным то одна свеча зажигания должна перекрывать 2-3мс ширины ротора,
тогда я уверен 20 процентов бензина не будет вылетать из ротора на улицу и дико вонять,
а будет производить момент на валу. Тут речь идет не о 4-10 процентов. Тут проблема серьезнее.
Я 5 лет пытаюсь найти того кто сможет аккуратно переделать статор и вогнать в него 8 свечей
вместо 2-х. но все задирают лапки кверху и сразу как Кац предлагают сдаться.
Но я не терею надежды...

 

[RVD]

Я 5 лет пытаюсь найти того кто сможет аккуратно переделать статор и вогнать в него 8 свечей
вместо 2-х. но все задирают лапки кверху и сразу как Кац предлагают сдаться.
Но я не терею надежды...

У меня есть статор от ВНИИМОТОПРОМА с 5 последовательно установленными свечками, а может и с шестью, точно не помню, давно не смотрел в ту сторону. Можем договориться 😎
Но думаю, что это не намного улучшит рабочий процесс. Нужно камеру сгорания делать не овалом, а с узкой горловиной, она даст большую скорость "заднему заряду"... т.е. в РПД нужно воспроизвести цикл Кушуля, он идеально подходит к данной геометрии.

 

[Барада]

НЕ! Вы не совсем поняли.
Разговор про какие- то рычаги, ну не сегодня (вот там ничего не выиграешь, но и не проиграешь)..
Я подразумеваю кинематику (конструкцию) которая «подыгрывает» рабочему процессу (РП).
А рычаги, это от лукавого.

Всё таки отвечу в кратце.
Я всё понял прекрасно.
Подыграть рабочему процессу это не плохо, но не даст уж очень много прироста момента.
Всё что вы перечислили, если это сможете реализовать хотя бы не полностью - что-то даст. немного.
А вот рычаги это не от лукавого. Это основа основ, которая даст 50 процентов прироста момента.
Чувствуете разницу?
Для РПД. конкретно мотор 13b. я на нём специализируюсь.
Я же показал что в конструктиве мазды ход 30мм диаметр приведенный к поршню 132мм.
Это вообще не мотор если приводить аналогию с поршневым.
В конструктив изначально заложен микроскопический крутящий момент и двойной удельный расход топлива.
ребёнка выплеснули вместе с водой!
исправить можно. ротор делать не чугунный, не 4,5 кг. нужна сталь и титан. нужен 1-1,5 кг ротор.
радиус ротора должен быть больше в 1,5 раза. сам ротор должен быть уже 5 см. шириной не 8!
Это увеличит ход мотора до 45мм не круто, но хотя бы что-то.
без изменения объема двигателя и расхода топлива получим момент 300 ньютон вместо 205.
Конечно же потребуется сделать по человечески. шестерни програмного механизма
нужно установить с обоих сторон ротора и не с одной, чтобы не создавался момент перекашивающий всю систему.
надо будет добавить упорные шайбы
(либо другой упорный подшипник удерживающий ротор четко на своем месте)
потребуется добавить в центр между роторами дополнительный опорный подшипник вала.
опорные подшипники вала вообще в нем слабое место. их надо или увеличить, или добавить спереди и сзади еще по одному.

Ни какой оптимизацией самого рабочего процесса вы не получите такого прогресса в моменте.
Это нереально.
Конструктив мотора, механика, рычаги переноса давления газа во вращательный момент
вала - это есть основа. основа основ. драйвер построения любого двигателя.
оптимизации камер сгорания, перемешивания и т.д. все это хорошо
когда у вас уже механика и сама конструкция не имеет катастрофических ошибок,
как в роторном двигателе.

Просто задумайтесь. РПД. таскает машину весом 1500кг. с расходом топлива 17 литров на 100км в городском цикле.
при этом не имеет никакого момента, потому что ему забыли сделать нормальный экцентриситет(ход).
Параллельно с этим он выбрасывает на улицу до 20 процентов топлива.
Я вообще не понимаю как он может работать при таких параметрах)))

 

[Барада]

У меня есть статор от ВНИИМОТОПРОМА с 5 последовательно установленными свечками, а может и с шестью, точно не помню, давно не смотрел в ту сторону. Можем договориться 😎
Но думаю, что это не намного улучшит рабочий процесс. Нужно камеру сгорания делать не овалом, а с узкой горловиной, она даст большую скорость "заднему заряду"... т.е. в РПД нужно воспроизвести цикл Кушуля, он идеально подходит к данной геометрии.

последовательно установленные свечи не дадут эфекта того который требуется.
да. что-то похожее на цикл Кушкля, как вы нам показывали, было бы идеально.
но мы не можем пока выполнить это на существующем роторе :-(

 

[RVD]

...но мы не можем пока выполнить это на существующем роторе

Да, как и упорные подшипники, так и полноопорный вал, для реализации последнего желания надо резать боковую крышку, или вал делать составным...
Кстати, ротор не нужно делать облегченным, момент его инерции "срезает" пики моментов, разгружая механизм синхронизации. Чугунный ротор следует менять на стальной или титановый, только для уменьшения теплоотвода в дизельном варианте, для бензинового собрата нужен либо люминь, либо чугун. Эти материалы лучше отводят тепло (для бензинок теплоотвод в приоритете), а чугунный ротор лучше помогает преодолевать ВМТ, поэтому чугун для бензинового варианта самый предпочтительный вариант.

 

[Барада]

ротор если будет вращатся на другом экцентриситете, то это совершенно другие
нагрузки на вал. и при меньшем весе инерция будет вполне достаточно.
Скажем так ротор имеет смысл пропорционально облегчить.
С целью не поломать вал двигателя

 

[RVD]

Скажем так ротор имеет смысл пропорционально облегчить.

Не надо его облегчать, силы инерции вращающегося ротора облегчают жизнь неподвижной шестерне, чем меньше вес ротора, тем больше на нее нагрузка от переменных газовых сил. А так, масса маховика (ротора) частично поглощает "ускорение", а потом его возвращает.
Это очень важно, при "нулевой" массе ротора, шестерня синхронизации отлетит на первой же минуте работы двигателя.

 

[Барада]

Не надо его облегчать, силы инерции вращающегося ротора облегчают жизнь неподвижной шестерне, чем меньше вес ротора, тем больше на нее нагрузка от переменных газовых сил. А так, масса маховика (ротора) частично поглощает "ускорение", а потом его возвращает.
Это очень важно, при "нулевой" массе ротора, шестерня синхронизации отлетит на первой же минуте работы двигателя.

хм. не думаю. она очень прочная. ротор изначально сделан по максимально дешевой технологии
чугунное литье. он изначально перетяжелен. я не проводил конечно эксперимента, но уверен процентов на 90-то
что веса ротора в 1.5 килограмма будет вполне достаточно. и работать будет мотор хорошо
и шестерня не разлетиться.

 

[niksann]

исправить можно. ротор делать не чугунный, не 4,5 кг. нужна сталь и титан. нужен 1-1,5 кг ротор.
радиус ротора должен быть больше в 1,5 раза. сам ротор должен быть уже 5 см. шириной не 8!
Это увеличит ход мотора до 45мм не круто, но хотя бы что-то.
без изменения объема двигателя и расхода топлива получим момент 300 ньютон вместо 205.

Если Вы увеличите диаметр ротора, сохранив при этом объем двигателя и обороты, то Вам неизбежно придется уменьшать площадь сечения камер, причем пропорционально. Соответственно, увеличив плечо, вы уменьшаете давление на поршень-ротор. В итоге получаете тот же самый момент, но с более узкими камерами и большими потерями теплоты.
Разве нет!

 

[RVD]

Разве нет!

Дело не в плече. Как и в поршневом двигателе, ротор ускоряется газовыми силами. В поршневом двигателе силы инерции гасят импульс от ускорения в маховике. Если маховик убрать - лопнет коленчатый вал, по самому толстому его сечению. В РПД самое слабое место (помимо не полноопорного вала), это малая синхронизирующая шестерня, ротор как маховик её разгружает, "впитывая" в себя импульс от ускорения газовых сил, по окончания рабочего такта "накопленный момент" возвращается через шестерню обратно в цикл.

 

[Барада]

Если Вы увеличите диаметр ротора, сохранив при этом объем двигателя и обороты, то Вам неизбежно придется уменьшать площадь сечения камер, причем пропорционально. Соответственно, увеличив плечо, вы уменьшаете давление на поршень-ротор. В итоге получаете тот же самый момент, но с более узкими камерами и большими потерями теплоты.
Разве нет!

нет. газ давит на площадь. на грань ротора. это прямоугольник.
можно выдерживать туже самую площадь. сделав его уже и длиннее.
давление газов и площать на которую давят газы не измениться.
немного увеличится рабочий обьем, скорее всего.
зависимость тут прямая. радиус ротора определяет эксцентриситет,
т.е. рычаг (аналог хода поршня) и чем больше радиус тем больше
рычаг. и тем длиннее грань ротора.

 

[Барада]

Дело не в плече. Как и в поршневом двигателе, ротор ускоряется газовыми силами. В поршневом двигателе силы инерции гасят импульс от ускорения в маховике. Если маховик убрать - лопнет коленчатый вал, по самому толстому его сечению. В РПД самое слабое место (помимо не полноопорного вала), это малая синхронизирующая шестерня, ротор как маховик её разгружает, "впитывая" в себя импульс от ускорения газовых сил, по окончания рабочего такта "накопленный момент" возвращается через шестерню обратно в цикл.

Значит этих шестерен нужно 2 с обоих сторон. и нет проблемы. если увеличивать экцентриситет ротора,
мы будем вынуждены убирать вес. вал не выдержит. возможно придется уменьшать и максимальные обороты.
можно подойти к вопросу гибридным способом. вес ротора на краях треугольников уменьшить,
вблизи шеек вала оставить. уменьшить вес не кардинально, а до 2,5кг допустим.

 

[RVD]

газ давит на площадь. на грань ротора. это прямоугольник.
можно выдерживать туже самую площадь. сделав его уже и длиннее.

Чем уже камера сгорания, тем хуже рабочий процесс, и тем больше тепловые и механические потери. Самое выгодное соотношение было на израильском моторе "Сакс".

 

[RVD]

Значит этих шестерен нужно 2 с обоих сторон

Я за это уже 20 лет агитирую.

...а до 2,5кг допустим.

Наше дело объяснить, ваше право отказаться.