最近转子发动机迎来“新生”新款发动机功率是同等尺寸或重量柴油发动机的5倍,扭矩是3倍,今天就一起来看看这款新型发动机是如何完成蜕变的,他身上又有什么奥秘呢?
转子发动机
转子发动机,又称涡轮发动机或旋转活塞发动机,是一种让人神往的内燃机类型。它以其独特的结构和工作原理,让人为之倾倒。转子的每个齿槽都有其特定的角度和位置,确保了气体在腔体中的流动和压缩,形成了高效的工作循环。而转子的旋转速度、燃油的喷射和燃烧的时机,都需要精确的控制和调整,以保证发动机的正常运行。
正是因为这种独特的结构和工作原理,转子发动机在飞行器领域中有着不可替代的地位。它具有高功率密度、高效率、低振动、低噪声等优点,被广泛应用于民航、军航、航天等领域。从小型飞机到大型客机,从直升机到战斗机,从火箭到无人机,转子发动机都在为人类的空中梦想和航空科技的发展助力。
XTS-210发动机与传统转子发动机区别
燃烧和加油方面
汪克尔(Wankel)转子发动机它们在花生形状的外壳中有一个三角形转子。而XTS-210发动机正相反的,一个花生形状的转子在一个三瓣的外壳。所以,XTS-210发动机就是把你知道的关于 Wankel 的一切都翻过来。
Wankel有一个细长的移动燃烧室,XTS-210发动机则有一个漂亮的圆形固定燃烧室。你可以把它压缩到很高的程度,只需把燃烧室变小。因为它是静止的,XTS-210发动机可以直接在传统Wankel引擎无法喷射的地方喷射燃料。所以这就是柴油机的两个关键优势:高压缩比和直接喷射。
然后是XTS-210发动机的顶部密封,它们就像我们的活塞环。在Wankel发动机中,它们又在转子内部。它们又以高速移动,并四处弹跳,很难润滑。在XTS-210发动机的案例中,它们是静止的,不会弹来弹去,可以直接从外壳上润滑它们。
因此,XTS-210发动机基本上解决了老式旋转式(转子)发动机在燃烧和加油方面的主要挑战。这些油的挑战导致了耐久性问题和排放问题。通过使这些组件固定XTS-210发动机还升级了发动机的周期,使其效率大大提高。
XTS-210发动机与柴油发动机的区别
LiquidPrison的XTS-210是一款超便携式、多燃料旋转发动机,XTS-210 发动机的外表尺寸只有篮球大小,重19公斤(42磅),排量210毫升尺寸和重量减少了近 80%,但其功率是同等尺寸或重量柴油发动机的五倍,扭矩是其三倍。它将使用多种燃料,包括柴油和煤油/航空燃料。该公司的目标是在6500 rpm的转速下获得约20 kW(26.8 hp)和29.4 Nm(21.7 lb-ft)的扭矩。
LiquidPiston 表示,这些数字与 Kohler KDW1003 E536A 发动机的18.8 kW(25.2 hp)和63 Nm(46 b-ft)的峰值输出相比优势明显,这款柴油发动机的物理尺寸大约是XTS-210的5倍,重量超过4倍。
XTS-210 的本质设计
XTS-210 的本质设计相当简单,设计只使用了两个主要的运动部件:转子和轴。25 马力的 XTS-210 通过增压增加了 1 bar 的增压,并作为二冲程运行,转子每转一圈产生六次燃烧事件,以通过轻型封装提供平稳的动力。
此外,该发动机非常便携,可配置为在纯发动机模式和混合动力电动模式下运行。它能够以高达 7,000 RPM 的速度运行,非常适合小型和轻型电机,从而提高发电和混合动力应用的机动性。
XTS-210 旨在满足苛刻的商业和军事重燃料应用,包括移动发电、车辆的主要或混合电力推进动力,包括垂直起降飞机 (VTOL) 和小型无人机系统(sUAS),以及辅助动力装置。
XTS-210发动机的未来发展
LiquidPiston公司已经在X引擎上工作了近20年,已经在小型飞机和卡丁车上测试了许多原型机。其他原型包括自然吸气版本,最高可达40马力,增压发动机最高可达70马力。他们用柴油、汽油、氢和丙烷来运行这些东西,他们目前正在用 JP-8/Jet-A 燃料开发XTS-210,因为它在国防和航空航天中无处不在。
该公司正在推进XTS-210的商业化,这是一份价值900万美元的美国陆军合同,原型机预计将于2024年交付。这使得LiquidPiston公司的军事合同总额超过3000万美元。它的直接使用案例预计将用于便携式发电机和无人机,另一个项目正在评估它在混合动力垂直起降无人机中的使用。
该公司首席执行官亚历克·施科尔尼克表示:“目前,基本上没有适合航空航天和移动军事应用的25马力柴油发动机,这些领域的尺寸和重量参数尤为关键。XTS-210的重量、尺寸和重型或多燃料能力的降低,带来了显著的终端系统能力和效用效益,特别是在一个‘移动中的动力’越来越重要的时代,减少供应链和后勤负担。”
随着电气化的发展,研究新的内燃机概念将是一个困难的时期 —— 但军事领域肯定不会在短时间内完全实现电动化,而 LiquidPiston 设计的便携性和多燃料能力肯定会让它在大量生产中得到证明,如果它在各种条件下都能高效耐用的话。