موتور وانکل و طرز کار آن

موتور وانکل(wankel motor) از جمله معروف ترین موتورهای دوار می باشد. روش تولید توان این موتور متفاوت از موتورهای پیستونی است و همان طور که گفته شد دورانی یا درون سوز می باشد.

پیستون در موتورهای وانکل، از چرخه تولید توان در موتور حذف شده است. توان مورد نیاز جهت به حرکت درآمدن میل لنگ ها از چرخش روتور در درون موتور حاصل می شود.

در موتورهای وانکل، فشار ایجاد شده به واسطه احتراق با ایجاد کردن نیرو به روتور، سبب چرخش آن می شود. این در واقع همان وظیفه ای است که پیستون در دیگر موتورها بر عهده دارد.

در این مقاله قصد داریم به بررسی طرز کار موتور وانکل و کاربرد آن به خصوص موتور وانکل پهپاد بپردازیم. اگر علاقمند به کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه هستید تا پایان ما را همراهی بفرمایید.

مزیت استفاده نمودن از موتور وانکل پهپاد

امروزه هواپیماهای بی سرنشین یا به اصطلاح پهپادها، نقش پررنگ تری را در میادین نبرد و دیگر حوزه ها ایفا می کنند. اقداماتی از قبیل نقشه برداری، شناسایی، تصویربرداری و حمله به اهداف از مواردی است که این پرنده ها بر عهده دارند. هر چه زمان می گذرد تعداد بیشتری از آن ها در عرصه ها مختلف به خدمت گرفته می شود. که جهت انجام هرچه بهتر وظایف خود، نیاز به در اختیار داشتن زیرساخت ها و تجهیزات لازم دارند.

از جمله مهم ترین فاکتورها در مورد عملکرد پهپادها، حل کردن مسئله موتور در آن ها می باشد. یکی از بهترین و کارآمدترین انواع موتور پهپادها، موتور وانکل به حساب می آید. از ضروری ترین گزینه ها در این بخش، به کار بردن موتورهایی با توان خروجی بیشتر و مصرف سوخت کمتر خواهد بود.

مهم ترین مزیت به کارگیری موتور وانکل پهپاد، در وهله اول کاستن از وزن موتور و در نتیجه وزن پرنده است. ثانیا، انجام پروسه مورد نیاز، یعنی حرکت داردن محور و چرخش میل ‌لنگ با همان توان و یا حتی توانی کمتر می باشد.

در موتور وانکل با حذف فرآیند عملکرد پیستون ‌ها به جهت دست یافتن به حرکت محور و در نتیجه چرخش ملخ‌ پهپاد، موتور فضای کمتری اشغال خواهد نمود. علاوه بر آن از احتراق سوخت و مصرف انرژی در موتور، کاسته می شود. طبیعتا با حذف شدن پیستون ها و سبک تر ‌شدن وزن موتور، پهپاد می تواند عملیات محوله را با سرعت بالاتر و در برد بیشتری انجام دهد.

نصب و به کارگیری موتور وانکل بر روی پهپاد های سپاه، را شاید بتوان یکی از مهم ترین عوامل در افزایش برد این پهپادها به میزان ۳ هزار کیلومتر دانست. که خود یک تحول قابل ملاحظه محسوب می شود. تا جایی که این پرنده های بی سرنشین به این توانمندی رسیده اند که ۳۰ ساعت مداوم و در محدوده شعاع عملیاتی ۳ هزار کیلومتر با ویژگی رادارگریزی پرواز نمایند. از این رو هم در بخش تهاجمی و هم در بخش شناسایی کارایی فوق العاده ای خواهند داشت.

برای آشنایی بیشتر با خصوصیات پهپادهای ایرانی کلیک کنید.

اجزای مختلف در انواع موتور وانکل

موتور وانکل شامله سه جز روتور، محفظه و شفت یا محور خروجی می شود. روتور در انواع این موتور کار پیستون را انجام می دهد و دارای سه وجه محدب است. روتور در قسمت درونی دارای دندانه ‌هایی می باشد که اجزای چرخیدن حول محور را به آن می دهد. سه گوشه روتور وظیفه آب ‌بندی در فضای خارج از محفظه احتراق را بر عهده دارند.

موتور وانکل

قسمت اصلی دیگر موتور وانکل محفظه است. محفظه را می توان به شکل یک بیضی در نظر گرفت. محفظه به گونه ای طراحی شده است که همواره سه گوشه روتور با آن در تماس است.

دریچه های ورودی و خروجی موتور وانکل به صورت مستقیم به درون محفظه باز خواهند شد. هر بخش از این محفظه به یکی از چهار مرحله عملکرد موتور اختصاص داده می شود. قسمت دیگر موتور شفت یا محور خروجی می باشد. این محور دارای برآمدگی ‌هایی است که به شکل غیر هم‌ مرکز به روی آن قرار دارند. این برآمدگی ‌ها کار میل ‌لنگ در موتورهای پیستونی را می کنند. به روی این برآمدگی ها روتورهای مختلفی را می توان قرار داد.

بیشتر بخوانید: موتور توربوفن و طرز کار آن

طرز کار موتور وانکل

چرخه موتور وانکل همچون دیگر موتورهای احتراق داخلی است. لذا دارای چهار مرحله اصلی در فرآیند احتراق می باشد. این چهار مرحله عبارتند از: ورود سوخت، تراکم، احتراق، خروج دود.

طرز کار موتور وانکل

• ورود سوخت: مخلوط سوخت و هوا هنگام عبور یکی از گوشه ‌های روتور از مقابل دریچه ورودی، وارد اولین محفظه می‌شود. این کار تا زمان مسدود شدن دریچه توسط گوشه دیگر روتور ادامه پیدا خواهد کرد. در این مرحله مخلوط سوخت و هوا موجود در محفظه برای مرحله تراکم آب بندی و آماده می ‌شود.
  بیشتر بخوانید: سوخت پهپاد چیست؟
• مرحله تراکم: مخلوط موجود در محفظه اول، به واسطه شکل ظاهری روتور و چرخش آن، متراکم می شود. سپس به جرقه ‌زن خواهد رسید. همزمان، در محفظه دوم مخلوط جدید سوخت و هوا وارد می‌شود. محفظه دوم، ما بین گوشه ‌های ۲ و ۳ جای دارد.
• مرحله احتراق: مخلوط سوخت و هوا در محفظه اول به دلیل دوباره چرخیدن روتور، با فشار بسیار زیادی متراکم می شود. هنگام جرقه زدن شمع، با وقوع انفجار این مخلوط منبسط خواهد شد. فشار ایجاد شده در اثر این انبساط، به روتور نیرویی در جهت پیش روی آن وارد می‌ نماید. که نتیجه آن چرخیدن یک مرحله دیگر روتور و رسیدن به مرحله خروج دود است.
• مرحله خروج دود: به محض عبور داده شدن گوشه ۱ از مقابل دریچه خروج دود، با فشار زیادی گازهای داغ ایجاد شده به واسطه احتراق، از این دریچه خارج خواهند شد. کم کم از حجم محفظه مورد نظر با ادامه چرخش روتور، کاسته می ‌شود. بدین ترتیب همه گازهای باقیمانده از دریچه خروج، خارج خواهند شد. سپس این چرخه تکرار خواهد شد. نکته قابل توجه این است که همزمان با تخلیه شدن دود از محفظه اول، محفظه دوم وارد مرحله تراکم می شود و همچنین به محفظه سوم مخلوط سوخت و هوا وارد خواهد شد. در نتیجه همواره این چهار به صورت پشت سر هم در حال وقوع می باشد. که منجر به عملکرد موتور به صورت یکنواخت می شود.