نگاهی به ساخت موتور وانکل در کشور
یکی از ویژگی های کمتر شناخته شده هواپیماهای بدون سرنشین ایران، دستیابی به تکنولوژی طراحی و ساخت یک نوع موتور با نام وانکل است. اگرچه این نوع موتور سالهاست در اختیار صنایع دفاعی کشورهایی چون آمریکا قرار دارد، اما دستیابی متخصصان ایرانی به این توانمندی آنهم در شرایط سخت تحریم کشور، گویای رشد و ارتقاء بسیار خوب سطح تکنولوژی دفاعی کشور است.نوشته زیر بررسی کوتاه نحوه عملکرد و تأثیر این موتور بر توان هواپیماهای بدون سرنشین نیروهای مسلح کشورمان است.
موتورهای سری وانکل از انواع موتورهای احتراق داخلی و یا به عبارت دیگر درونسوز هستند. موتورهای درونسوز به موتورهایی گفته میشود که در آنها مخلوط سوخت و اکسیدکننده (که معمولا اکسیژن یا هواست)، در داخل فضای بستهای واکنش داده و محترق می شوند.
در اثر احتراق، گاز با دما و فشار بالا ایجاد میشود که باعث به حرکت درآمدن قطعات متحرک داخل موتور شده و باعث انجام کار میشود. موتورهای وانکل با استفاده از طراحی دورانی ساخته شدهاند؛ موتورهای دورانی همانند موتورهای پیستونی، از انرژی فشار ایجاد شده بهواسطه احتراق مخلوط سوخت و هوا، استفاده میکنند؛ در موتورهای پیستونی فشار ناشی از احتراق به پیستونها نیرو وارد کرده و آنها را به عقب و جلو میراند. شاتون و میللنگ این حرکت رفت و برگشتی پیستونها را به حرکت دورانی و قابل استفاده برای خودرو تبدیل میکنند. در صورتیکه در موتورهای دورانی، فشار ناشی از احتراق، نیرویی را بر سطح یک روتور مثلث شکل که کاملا محفظه احتراق را نشتبندی کرده است، وارد میکند. این قطعه (روتور) همان چیزی است که بهجای پیستون از آن استفاده میشود. روتور در مسیری بیضیشکل حرکت میکند؛ بهگونهای که همیشه سه رأس این روتور را در تماس با محفظه سیلندر نگه داشته و سه حجم جداگانه از گازها، بین سه سطح روتور و محفظه سیلندر ایجاد میکند.
همچنان که روتور حرکت میکند، هر کدام از این سه حجم پیدرپی منبسط و منقبض میشوند؛ و همین انقباض و انبساط است که مخلوط هوا و سوخت را به داخل سیلندر میکشد، آنرا متراکم میکند، در طول فرآیند انبساط توان مفید تولید کرده و گازهای سوخته را بیرون میراند. موتورهای دورانی دارای سیستم جرقه و سوخترسانی مشابه با موتورهای پیستونی هستند.
تولید توان
موتورهای دورانی همانند موتورهای رایج پیستونی از سیکل چهار زمانه استفاده میکنند که به شکل کاملا متفاوتی به خدمت گرفته شده است. قلب یک موتور دورانی روتور آن است، که به صورت کلی معادل پیستون در موتورهای پیستونی است.
روتور روی یک بادامک دایروی بزرگ محور خروجی سوار شده است. این بادامک از خط مرکزی محور خروجی فاصله داشته و همانند یک میللنگ عمل میکند. چرخش روتور نیروی لازم جهت چرخش محور خروجی را تأمین کرده و همزمان با چرخش روتور در محفظه، این قطعه، بادامک را در یک مسیر دایروی به حرکت درمیآورد؛ به قسمیکه هر دور کامل روتور، منجر به سه دور چرخش محور خروجی میشود.
همچنان که روتور درون محفظه حرکت میکند، سه حجم جداگانه ایجاد شده توسط روتور، نیز تغییر میکند. این تغییر سایز، باعث ایجاد فرآیند پمپ کردن می شود.
تفاوتها با موتور معمولی
چند مورد زیر، موتورهای دورانی را از موتورهای پیستونی متمایز میکند:
1- قطعات متحرک کمتر:
موتورهای دورانی در مقایسه با موتورهای چهار زمانه پیستونی قطعات متحرک کمتری دارند. یک موتور دورانی دو روتوره، سه قطعه متحرک اصلی دارد: دو روتور و یک محور خروجی.
این در حالیست که سادهترین موتورهای پیستونی چهار سیلندر دستکم 40 قطعه متحرک دارند: پیستونها، شاتونها، میللنگ، میل بادامک، سوپاپها، فنر سوپاپها، اسبکها، تسمه تایمینگ و.... کم بودن قطعات متحرک میتواند دلیلی بر قابلیت اعتماد و اعتبار موتورهای دورانی باشد و به همین دلیل است که کارخانههای سازنده وسایل هوانوردی (هواپیما و کایتهای با موتور احتراق داخلی) موتورهای دورانی را به موتورهای پیستونی ترجیح میدهند.
2- کارکرد نرم و بدون لرزش:
تمام قطعات موتور دورانی بهطور پیوسته در حال چرخش، آن هم در یک جهت هستند که در مقایسه با تغییر جهت شدید قطعات متحرک در موتورهای پیستونی از ارجحیت خاصی برخوردارند.
موتورهای دورانی بهدلیل تقارن خاص قطعات گردنده دارای بالانس داخلی است که هرگونه ارتعاشی را از بین میبرد. همچنین انتقال قدرت در موتورهای دورانی نیز نرمتر است؛ زیرا هر احتراق در طول 90 درجه چرخش روتور حاصل میشود.
از آنجاییکه چرخش محور خروجی سه برابر چرخش روتور است، پس هر احتراق در طول 270 درجه چرخش محورخروجی حاصل میشود. این یعنی یکموتور تکروتوره در سه ربع گردش محورخروجی خود، قدرت انتقال میدهد؛ اما در موتور تک سیلندر پیستونی احتراق در طول 180 درجه از دو دور گردش میل لنگ یا یک ربع گردش محور خروجی آن رخ میدهد.
3- حرکت آهسته تر قطعات اصلی موتور:
از آنجاییکه گردش روتور یک سوم گردش محور خروجی آن است، قطعات اصلی موتور آهستهتر از قطعات موتورهای پیستونی حرکت میکنند که این موضوع قابلیت اطمینان به این موتور را بالا میبرد.
موتورهای وانکل در هواگردها
اولین مدل هواپیمایی که با استفاده از موتورهای وانکل به پرواز درآمد، مدل غیرنظامیهواپیمای شناسایی QT_2 ارتش ایالات متحده آمریکا بود. این هواپیما از یک موتور وانکل به قدرت 185 اسب بخار استفاده میکرد. اما کمکم خاصیتهای این موتورها مثل اندازه کوچک و صدای کم، آنها را وارد دنیای هواپیماهای بدون سرنشین کرد. اما بیاییم و نگاهی به مشخصههای دیگری که موتورهای هواپیماهای بیسرنشین بایستی داشته باشند، بیندازیم.
این موتورها بایستی در عین کم حجم و کم صدا بودن، دارای خاصیتهایی مثل سادگی در تعمیر و نگهداری، نسبت مناسب قدرت تولیدی به وزن و توانایی ماندگاری بالا داشته باشند.
این موتورها از ابتدای دهه 70 بهطور گسترده بر روی هواپیماهای سبک بهکار رفته و از خود در زمینه ایمنی رکورد بسیار جالبی بهجا گذاشته است؛ تا به امروز تنها هفت فروند از هواپیماهای سبکی که از موتورهای مدل وانکل استفاده کرده اند، سقوط کرده که این خود نشان از کیفیت و کارایی بالای این موتورها دارد.
وانکل در پهپادهای ایرانی
طراحی و تولید موتور وانکل برای استفاده از انواع هواپیماهای بدون سرنشین در سال 1386 توسط سردار محمد نجار وزیر دفاع سابق کشورمان افتتاح شد.
این طرح یکی از طرحهای مهم دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان است که در زمینه طراحی و تولید انواع وسایل بدون سرنشین، اقدامات قابل توجه و خوبی انجام داده است.
طراحی و ساخت پرنده بدون سرنشین بال متحرک، طراحی و ساخت ربات تیرانداز و نیز طراحی و ساخت ربات زیردریایی از دیگر طرحهای این دانشگاه است.
با نصب موفق موتورهای وانکل روی پهپادهای ایرانی، هماکنون هواگردهای بدون سرنشین نیروهای مسلح برد بلندتر و مداومت پروازی بیشتری را تجربه می کنند. در عین حال، توجه به موضوعاتی چون خروجی گرمای کمتر برای جلوگیری از ردیابی توسط حسگرهای دشمن و نیز صدای کمتر به منظور نزدیکتر شدن به هدف مورد نظر و شناسایی یا تخریب غافلگیرانه آن را، می توان دیگر از دستاوردهای رسیدن به این تکنولوژی دانست
منبع:www.panjerehweekly.com