ساخت یک موتور دو زمانه جدید با قدرت باورنکردنی

شرکت LiquidPiston  اعلام کرده است موتور دو زمانه سوپرشارژر XTS-210 که با مایع خنک می شود، 5 برابر قدرت و 3 برابر گشتاور بیشتری نسبت به یک موتور دیزلی با همان اندازه یا وزن را دارد.

به گزارش تکناک، موتور XTS-210، که برای کاربردهای نظامی، تجاری و هوافضایی طراحی شده است، دارای حجم 210 سی سی و وزن 19 کیلوگرم یعنی تقریباً به اندازه یک توپ بسکتبال است. این موتور با سوخت های مختلف از جمله گازوئیل، نفت سفید و سوخت جت قابل استفاده است و برای تولید توان حدود 20 کیلووات (26.8 اسب بخار) و 29.4 نیوتن متر (21.7 پوند فوت) گشتاور در 6500 دور در دقیقه هدف گذاری شده است.

LiquidPiston می‌گوید: براساس این اعداد، موتور های XTS-210 در مقایسه با موتور دیزل کوهلر KDW1003 E536A که از نظر فیزیکی پنج برابر بزرگتر و چهار برابرسنگین تر است، بسیار قابل توجه هستند. موتور جدید XTS-210 قادراست مشکلات راندمان، روغن کاری و نوع سوخت مرتبط با موتور های دوار وانکل را حل کند.

طراحی XTS-210 به شکلی است که فقط می تواند از دو قسمت متحرک اصلی یعنی یک روتور و یک شفت استفاده کند. در ویدیوی زیر می توانید نسخه قدیمی تر آن را مشاهده کنید.

الک شاکلنیک، یکی از بنیانگذاران و مدیرعامل LiquidPiston در یک مصاحبه در سال 2020، توضیح داد که چگونه موتور های دوار آنها کار می کنند. وی بیان کرد که در مقایسه با وانکل، که یک روتور مثلثی در داخل یک محفظه بادام زمینی شکل دارد، موتورهای دوار LiquidPiston دارای یک روتور بادام زمینی شکل در یک محفظه سه گوش هستند.

او همچنین گفت که محفظه احتراق موتور های LiquidPiston باریک و متحرک نیست، بلکه ثابت و گرد است، اما با کوچک کردن آن، می‌توان آن را به فوق فشرده‌سازی هدایت کرد. ثابت بودن محفظه باعث می شود که بتوانیم  سوخت را به محل تزریق مستقیم در محفظه برسانیم. این دو ویژگی اصلی موتور های دیزل، یعنی نسبت تراکم بالا و تزریق مستقیم در موتور های LiquidPiston هم وجود دارد.

مهر و موم‌های سه راس در موتور های LiquidPiston، به عنوان رینگ‌های پیستون عمل می‌کنند. با این تفاوت که در موتور های وانکل، آن‌ها دوباره به داخل روتور بازگردانده می‌شوند و با سرعت بالا حرکت می‌کنند و روغن‌کاری آن‌ها دشوار است. اما در موتور های LiquidPiston، مهر و موم‌ها ثابت هستند و به اطراف نمی‌پرند و می ‌توان آن‌ها را مستقیماً از  داخل محفظه روغن ‌کاری کرد.

بنابراین، ما اساساً توانستیم چالش‌های کلیدی روتاری‌های قدیمی در زمینه احتراق و روغن‌کاری، مشکلات دوام و آلاینده‌های مربوط به آن‌ها را با ثابت کردن قطعات مربوطه حل کنیم. همچنین، چرخه را ارتقا دادیم تا به کارایی بسیار بالاتری دست یابیم.

LiquidPiston شرکتی است که به مدت نزدیک به 20 سال بر روی موتور های X کار می کند. آنها نمونه های اولیه زیادی از این موتورها را از جمله در هواپیماهای کوچک (برای اطلاعات بیشتر به متن قبل مراجعه کنید) و ماشین های کارتینگ آزمایش کرده اند. این نمونه های اولیه شامل نسخه های تنفس طبیعی با توان خروجی تا 40 اسب بخار و موتورهای القایی با توان خروجی تا 70 اسب بخار می شود. موتورهای X می توانند با سوخت های مختلف از جمله گازوئیل، بنزین، هیدروژن و پروپان کار کنند ولی XTS-210 در حال حاضر بر روی سوخت JP-8/Jet-A توسعه داده شده است چراکه  این سوخت در صنایع دفاعی و هوافضا رایج است.

این شرکت به دنبال تجاری سازی موتور XTS-210 بر اساس قرارداد 9 میلیون دلاری ارتش ایالات متحده است. مبلغ این قرارداد به بیش از 30 میلیون دلار رسیده و پیش بینی می شود که نمونه اولیه موتور XTS-210 در سال 2024 تحویل داده شود. انتظار می‌رود که موتور XTS-210 در مصارف فوری مانند ژنراتورهای قابل حمل و پهپادها به کار گرفته شود و در یک پروژه جداگانه برای استفاده از آن ها در پهپادهای VTOL هیبریدی-الکتریکی مورد ارزیابی قرار گیرد.

شاکلنیک در یک بیانیه مطبوعاتی، بیان کرد که هیچ موتور دیزلی در کلاس قدرت 25 اسب بخاری وجود ندارد که برای کاربردهای نظامی در حوزه فضایی و سیار قابل استفاده باشد، زیرا پارامترهای اندازه و وزن در این حوزه بسیار  مهم است. موتور XTS-210 با کاهش وزن، اندازه و توانایی مصرف سوخت سنگین یا چندگانه XTS-210 مزایای کاربردی ویژه ای برای ارتش که به دنبال کاهش زنجیره تامین و بارهای لجستیکی است، ارائه می‌کند و اهمیت فزاینده ای دارد.

با توجه به اینکه بازار به سمت موتور های برقی حرکت می‌کند، زمان مناسبی برای کار درباره مفاهیم جدید موتور احتراقی نیست. با این حال، ارتش مطمئناً به این زودی‌ها کاملاً برقی نخواهد شد. اگر موتور های طراحی شده  LiquidPiston به دلیل قابلیت حمل آسان و چند سوختی بودن، در شرایط کارآمد و بادوام قرار گیرند، حتماً در حجم بالایی تولید خواهند شد.