Warum wird der Wankelmotor nicht häufiger in Flugzeugen eingesetzt?

Der Wankel-Rotationsmotor scheint mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Hubkolben-Zylinder-und-Kolben-Konstruktionen zu haben. Im Allgemeinen haben sie neben vielen anderen Vorteilen ein viel höheres Leistungsgewicht, weniger Vibrationen und eine drastisch reduzierte Rate katastrophaler Ausfälle. Ich kann nur Nachteile in Bezug auf Emissionen und Kraftstoffeffizienz feststellen. Meine Frage ist also, warum wurde es in der Luftfahrt nicht häufiger eingesetzt, obwohl es für diese Anwendung sehr gut geeignet zu sein scheint?

1) Es kostet viel, einen Motor zu entwickeln und zu zertifizieren, und es gibt einen sehr begrenzten Markt. FWIW, nachdem ich ein paar Autos mit Wankelmotor besessen habe, kann ich sagen, dass der Kraftstoffverbrauch nicht so schlecht ist, wenn Sie mit einer konstanten, hohen Drehzahl fahren, wie Sie es in einem Flugzeug tun würden oder lange Strecken auf Autobahnen fahren, was ich tat, als ich meine besaß. Sie sind jedoch beim Stop & Go-Fahren oder in der Stadt schrecklich.
"scheint mehrere Vorteile zu haben..." diese Aussage ist einfach falsch, leider!
@Fattie bitte näher erläutern.
@AaronHolmes - mein Kommentar ist mit den hervorragenden Antworten überflüssig: Leider, egal wie "nett" eine Idee ist: Die Verbindung der Spitze des Kolbens / Rotors mit der Wand des Laufs / Zylinders ... ist von Natur aus grundsätzlich problematisch. Leider!
@Fattie Vielen Dank und Bonuspunkte für die Verwendung des Wortes „natty“.
Der Wikipedia-Eintrag scheint mehrere spezifische Beispiele mit Zitaten abzudecken. Posten als Kommentar, da ich nicht überprüft habe, ob es sich um die spezifischen Details in der OP-Frage handelt. en.wikipedia.org/wiki/Wankel_engine#Aircraft_engines
@Freiheit: Tja, jetzt bin ich noch verwirrter. Der Wikipedia-Abschnitt über Wankel-Flugzeugmotoren lässt sie wie eine perfekte Option erscheinen.
Ich dachte immer, das Haupthindernis für Wankelmotoren in Flugzeugen sei die Kühlung. Sie sind wassergekühlte Motoren und benötigen einen erheblichen Luftstrom, um innerhalb der Wassertemperaturgrenzen zu bleiben.

Antworten (4)

Sie haben keine drastisch geringeren Ausfallraten als vergleichbare Kolbenmotoren. Ihre offensichtliche Unzuverlässigkeit in Automobilanwendungen ist einer der Gründe, warum sie auf dem Markt so schlecht gescheitert sind. Mein College-Materialwissenschafts-TA besaß einen und ließ ihn viermal umbauen. Sein Rekord für die kürzeste Strecke vor dem Ausfall eines zeitgesteuerten Mazda-Kreiskolbenmotors betrug 150 Meilen.

Der Ausfallmodus war ein Versagen der Apex-Dichtungen an den Spitzen des Rotors aufgrund schlechter Schmierung, was zu übermäßigem Verschleiß und Riefen und der vollständigen Zerstörung der Dichtungen führte. Laut meinem TA hat Mazda mehr als sechs grundlegende Neukonstruktionen des Apex-Dichtungssystems durchlaufen, konnte das grundlegende Problem jedoch nie vollständig lösen.

Das ist furchtbar. Erinnern Sie sich zufällig, welche konkreten Probleme er damit hatte? Ich habe immer gehört, dass ein Wankel ausfallen könnte, aber langsam ausfallen würde - was bedeutet, dass er unter einer verringerten Leistung leiden würde, die sich allmählich verschlechtert -, aber dass er im Wesentlichen immun gegen plötzliche, katastrophale Ausfälle war, wie es ein Hubkolbenmotor könnte. Es ist interessant, dass er so viele Probleme hatte. Danke für die Antwort.
@AaronHolmes mein rotierender RX-8 ist "plötzlich ausgefallen", da er sich aufgrund der Rotorköpfe einfach nicht mehr dreht - was der übliche Fehlermodus dieser Motoren ist. Sie verbrauchen Öl und wenn man sie nicht nachfüllt, zerstört es die Rotorspitzen.
@Jamiec Das klingt nach (a) einem Versagen bei der ordnungsgemäßen Wartung (b) einem Problem, das für Kraftfahrzeugmotoren und deren Stopp- / Startregime spezifisch ist
@MikeBrockington absolut richtig.
@ Jamiec Ich weiß, dass viele dieser Motoren, wie die Mazda-Varianten, Öl direkt in die Kammer leiten, um für Schmierung zu sorgen und die Bildung einer Abdichtung zwischen den Scheiteln zu unterstützen. Ich habe auch gehört, dass viele Leute empfehlen, 2-Takt-Öl in den Kraftstoff zu mischen, um die Wirksamkeit weiter zu erhöhen. Mehrere moderne Hersteller wie AIE behaupten jedoch, die Probleme des Ölverbrauchs und des übermäßigen Verschleißes gelöst zu haben. Viele dieser Motoren werden in UAVs verwendet.
Wankelmotoren wurden in winzigen Rennwagen und in jüngerer Zeit in einigen UAV-Anwendungen eingesetzt . Ich denke, in beiden Fällen ist der Zuverlässigkeitskompromiss wahrscheinlich durch das inhärente Risiko dieser Aktivitäten gerechtfertigt, aber in den meisten Fällen der Luftfahrt wäre dies kein schmackhaftes Opfer.
Ich besaß Mitte der 80er Jahre eine Zeit lang einen 1976er Cosmo. 13B-Motor, 4-Zylinder-Vergaser. Fehlende Emissionen jedes Jahr, in dem ich es besaß (aufgrund von Öleinspritzung, glaube ich), bekam eine schreckliche Laufleistung - aber es fuhr ohne Beschwerden von Tankstelle zu Tankstelle mit 90 Meilen pro Stunde, nachdem ich es umgebaut hatte. Es ist ein brillanter Flugzeugmotor mit einem Untersetzungssystem von 3:1 – Propeller mögen keine Geschwindigkeit von 6500 U/min …
Insbesondere würden die Apex-Dichtungen versagen, was zu einer schlechten Kompression im Motor für eine oder mehrere der Verbrennungskammern führen würde. Nicht immer im Zusammenhang mit schlechter Schmierung, da der Motor so konstruiert war, dass er die Apex-Dichtungen selbst schmiert (was zu einem absichtlichen Verbrennen von Öl führte, einem Markenzeichen des Kreiskolbenmotors). Sobald die Kompression verloren ging, wie bei einem Kolbenmotor, nahm die Krafterzeugungsfähigkeit dramatisch ab. Dieses Problem wurde in den späteren Jahren des RX-8 mehr oder weniger gelöst, aber fast jeder einzelne RX-8- (und RX-7-) Besitzer hat eine oder mehrere Geschichten über den Austausch oder Umbau des Motors.
Mein RX-8 war auf seinem vierten Motor, der alle im Rahmen der Garantie vom Werk ersetzt wurde. Das Rotationsdesign zeichnete sich durch hohe Drehzahlen aus und war glücklich, den ganzen Tag bei 9000 U / min zu sitzen. Das Leistungsband in der Autoversion begann bei etwa 6500 U / min. Ich bin mir sicher, dass bei einer Luftfahrtversion ein Getriebe involviert wäre, da die meisten Propeller bei 9.000 U / min nicht gut abschneiden. Das Fehlen beweglicher Teile (nur 3 im gesamten Motor) macht es unglaublich zuverlässig, abgesehen vom Apex Seal-Problem. Bei richtiger Motorwartung würden Sie einen leichten Kompressionsverlust frühzeitig erkennen und Probleme vermeiden.
Komisch, aber ich hatte einen RX-7, der kugelsicher war. Mazda Rotationsrennwagen waren auch sehr zuverlässig. Vielleicht haben Sie Ihr Auto misshandelt.

Wie eine andere Antwort hervorhebt, ist das Hauptproblem die schlechte Zuverlässigkeit.

Bei einem herkömmlichen Kolbenmotor erfolgt der Gleitkontakt des Kolbens an der Zylinderwand meist gegen relativ kühles Metall und wird ständig von unten durch Öl geschmiert. Der Kontakt wird oft durch Kolbenringe fest gehalten, die eine natürliche nach außen gerichtete Feder haben.

Beim Wankeltyp ist der Gleitkontakt der Rotorspitzendichtung gegen die Außenwand der Kammer häufig gegen viel heißeres Metall von der letzten Verbrennung und ist schwierig zu schmieren. Um das Siegel gegen den Abschussdruck geschlossen zu halten, ist ein separater Federmechanismus erforderlich, das Ganze ist also komplizierter. Das Ergebnis ist, dass die Spitzendichtungen extrem beansprucht werden und dazu neigen, sich abzunutzen oder zu reißen.

Ich meine mich zu erinnern, dass Norton meinte, die Probleme gelöst zu haben, aber ihre Motorräder und UAVs konnten keine nennenswerten Geschäfte machen. Ich weiß nicht, ob es andere Probleme gab, die das beeinflussten.

Danke für die Antwort. Es scheint, als ob einige der Probleme beim Autofahren eher endemisch sind, mit konstanten, breiten, schnellen Drehzahländerungen und häufigeren Motorstarts und -stopps, ohne dass der Motor richtig aufheizen kann.

Ich denke, die meisten Antworten auf diese Frage werden durch mangelndes Wissen über Rotatoren angetrieben. Diese Motoren haben zwar inhärente Mängel in Bezug auf Apex-Dichtungen, aber 90% ihrer Behauptungen über "Unzuverlässigkeit" stammen von rein unwissenden Besitzern (zumindest in der Automobilwelt) und a Völliger Mangel an Verständnis, wie man einen pflegt. Die meisten rx8 können 100.000 km zurücklegen, bevor sie überholt werden müssen (die durchschnittliche Laufzeit für so viele Kilometer beträgt 2000 Stunden), sodass dies relativ mit den meisten Überholungsfenstern übereinstimmt (danke Google). Und vergessen wir nicht, dass der Wankelmotor 1991 Le-Mans gewonnen hat und die Apex-Dichtungstechnologie seitdem einen langen Weg zurückgelegt hat. Um die Frage jedoch tatsächlich zu beantworten, liegt der wahre Grund in dem Aufwand, den Motor zertifizieren zu lassen, und den damit verbundenen Kosten.

Wankel RCE wird heute noch für Ultralight, Parapente und andere Zwecke verwendet. Aixro, Wankel Supertec, Wankel GMBH, AIE.uk bieten Wankel-Rotationsmotoren zum Verkauf an, Forschung existiert in Indien. John Deere, auch Curtiss-Wright, entwickelte eine Reihe von Wankel-Prototypen für die Luftfahrt in mehreren Leistungsbereichen. Der John Deere-Motor hatte einen SFC von etwa 240 gr/PS/h, gut genug, wenn man bedenkt, dass er mit minderwertigem Benzin arbeiten kann, es gab auch Schwerölversionen von Wankel.

Geringes Gewicht, Kompaktheit, Fehler, die nicht so total und katastrophal sind wie bei Kolbenmotoren, sind Wankel-Vorteile, ein 2-Takt-Motor mit plötzlichem Festfressen, plus Torsionsschwingungsprobleme in der Welle vom Motor zum Propeller töteten den BD-5 und einige Piloten.

Die Wankelmotoren wurden an BD-5 ausprobiert. Sie werden nicht verwendet, weil sie wassergekühlte Motoren sind, viel mehr Wärme erzeugen als 2-Takter und herkömmliche 4-Takter, und es unglaublich schwierig ist, die Hardware für ein erforderliches Kühlsystem in eine so kleine Flugzeugzelle einzubauen, insbesondere während des Rollens . Das Flugzeug war einfach nicht für die Verwendung eines solchen Triebwerks ausgelegt. Torsionsprobleme im BD-5-Antriebssystem wurden vor langer Zeit gelöst. Sie müssen nur den Plänen folgen und das richtige Antriebssystem von einem sachkundigen Hersteller mit guter Erfolgsbilanz verwenden.
Gute Beobachtung. Sie wissen, dass die NACA-Lufteinlässe in BD-5 getestet wurden und schlechter ausfielen als „Open Mouth“, der „Vought F-8 Crusader“-Stil. Kleine Wankel von heute sind auch flüssigkeitsgekühlt (Aixro, ...), aber es gab Versionen mit luftgekühltem Gehäuse und ladungsgekühltem Rotor. Vielleicht gefällt Ihnen „Cooling your Wankel“ von Paul Lamar auf der Website www.rotaryeng.net. Er schlug für Mazda-Umbauten eine Kühlung vor, die der des Mustang P-51 ähnelt und durch die Motorwärme zusätzlichen Schub bringt. Segen +
Was viele BD5-Hersteller nie verstanden haben, ist, dass es beim Kühlen eines Motors nicht darum geht, wie viel Luft Sie in den Motorraum oder auf die Vorderseite eines Kühlers bringen, sondern darum, wie viel Wärme Sie abführen. Die einzigen erfolgreichen Motorkühlungskonzepte für den BD-5 bei Verwendung von Recip-Motoren funktionieren, indem die Luft durch die Unterseite des Hecks mit hinten ausgeschnittenen Lüftungsöffnungen austritt. Das P-51-Design war nicht sehr anpassungsfähig an den BD-5, da der Boden des Vogels bereits sehr tief am Boden sitzt, insbesondere mit dem Piloten im Cockpit.
Eine Kritik des BD-5-Konzepts, Teil 1 - PDFHALL.COM in eaa.org/eaa/aircraft-building/kits-and-plans/00---c/bede-bd-5
Das ist keine Kritik, das ist nur die EAA-Infoseite zum BD-5. Das meiste davon ist korrekt, aber es gibt einige sehr veraltete Informationen darin.
Entschuldigung, ich habe keinen Pilotenschein, ich besitze kein BD-5, ich habe nie ein Flugzeug gebaut. Wenn Sie den Link vollständig lesen, sehen Sie, dass ein Experte den P-51 Mustang Style of Cooling im BD-5 installiert hat, mit guten Ergebnissen. Über Wakel, das war die Hauptfrage, Sie können auf die Website www.aixro.de zugreifen und einen Blick auf die angebotenen Wankel mit konstanter Leistung werfen, mindestens einen mit 40 PS, der für die UL-Luftfahrt nützlich ist, und sein Gewicht mit allem Zubehör. einschließlich Kühler, Wasser,... Übrigens ist Propylenglykol als Frostschutzmittel und Kühlflüssigkeit besser als Ethylenglykol, SAE-Papiere 741091, 840237 Mehr geht nicht. Gruß +
Ich weiß genau, welche Arbeit an verschiedenen BD-5-Geräten geleistet wurde. Diese Art der Kühllufthutze wurde noch nie mit einem Wankelmotor auf einem BD-5 verwendet, weil der Motor zu viel Wärme erzeugt und es einfach zu schwierig ist, die Wärme bei etwas anderem als normaler Reisefluggeschwindigkeit abzuleiten. „Installiert“ <> „In Betrieb“. Jeder kann behaupten, dass er alles installiert hat, aber die Definition von Erfolg geht viel weiter als nur etwas zu installieren. Wie gesagt, die EAA-Seite ist keine Kritik. Du willst mehr Infos zum BD-5? Besuchen Sie die BD-5-Homepage.
Sehr geehrter Herr Jilimenez, der EAA-Link enthält ein Bild eines BD-5 mit Kühler im P-51-Stil, auch eines mit einem überkritischen Profilpropeller, wenn der ursprüngliche Motor in BD-5 ein Zweitakter war, anfällig für Hacer Perla: Foul Stecker und Griparse: stecken, 36 PS, 27 kW, die Aixro-Motoren passen; Sie können Gewichtsdaten einschließlich Kühlsystem auf ihrer Website haben. Um eine Überhitzung zu vermeiden, erledigt jeder elektrische Ventilator, thermostatgesteuert, die Arbeit. Gibt es einen besonderen Grund, warum Sie meine Kommentare so kaum zu diskutieren scheinen? Ich befinde mich nicht in einem Machtkampf, sondern versuche, Informationen zu erhalten und zu teilen. OO RU?. Agur. Segen +
Ich diskutiere nichts, ich weise einfach jemanden auf Tatsachen hin, der noch nie einen BD-5 gebaut hat und keine Aussagen machen sollte wie "jeder elektrische Lüfter ... wird den Job machen." So geht das einfach nicht, sorry. Der EAA-Link hat nur ein Bild, und es ist ein BD-5J-Jet, der von Corkey Fornof geflogen wird.
Wie Sie sagen, Sport Aviation, August 1986, „Eine Kritik des BD-5-Konzepts“, von Seth B. Anderson, enthielt ein Bild: „P-51 Style Coolant Radiator on the author’s BD-5“, also ist es möglich, ein hinzuzufügen Abkühlendes Heulen unter dem Rumpf. Über elektrische Lüfter wird es nicht schwierig sein, einen Kühler + Lüfter zu finden, die Abmessungen passen zu Ihrem Motor, thermostatgesteuert, er kann sogar Luft von den Seiten blasen, wodurch Stauluft im Flug ermöglicht wird. Aus der Sachs-Forschung zu kleinen Wankelmotoren, Keller, wissen wir, dass ein blasender Lüfter besser ist als ein saugender Lüfter. Der Kommentar bezieht sich allgemein auf die Kühlung von Motorrädern, Karts usw. Ja, ich habe noch nie gebaut. Segen +
Die Platzierung jeglicher Art von Lüfter, elektrisch oder riemengesteuert, vor dem Kühler hat den logischen Vorteil, dass er mit kühler Luft arbeitet, während er, wenn er wie in den meisten alten Autos hinter dem Kühler platziert wird, heiße Luft vom Kühler mit geringerer Effizienz verarbeitet , nicht unbedingt weniger Stromverbrauch. Sie können auf „An Experimental Investigation of NACA Submerged Air Inlets on a 1/5 Scale Model of a Fighter Aircraft“ zugreifen, Donald E. Gault, NACA RM Nr. A7I06. Segen +
Warum wird der Wankelmotor nicht häufiger in Flugzeugen eingesetzt?
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