Компания MISTRAL Engines разработала новый мультитопливный роторный двигатель с жидкостным охлаждением и электронным управлением, отвечающий запросам гражданской авиации XXI века.

Демонстрация мотора, работающего без вибраций, была убедительной: Ян Оливье поставил бокал с вином на двигатель и дал газ. Частота вращения увеличивалась до 3000, 4000, 5000 об/мин и выше. Выхлопная труба раскалилась сначала докрасна, а потом добела. Но бокал не сдвинулся с места, лишь небольшая рябь была едва заметна на поверхности вина. «Попробуйте проделать такое с любым другим возвратно-поступательным поршневым двигателем, – говорит Оливье. – Бокал мгновенно упадет».

Оливье работает менеджером по системам силовых установок в MISTRAL Engines SA – швейцарской компании, чей коллектив разработал инновационный роторно-поршневой двигатель для воздушных судов гражданской авиации (ГА), обладающий множеством преимуществ по сравнению с возвратно-поступательными поршневыми моторами.

Рынок ГА – это воздушные суда невоенного назначения. В мире насчитывается примерно 300 тыс. воздушных судов ГА, в основном малого и среднего размера. Возвратно-поступательные поршневые двигатели всегда доминировали на рынке ГА. Но такая конструкция с поршнями, которые меняют направление своего движения на противоположное тысячи раз за минуту, имеет ограничения в силу самой своей природы. В 2001 г. группа пилотов-любителей и владельцев воздушных судов в Швейцарии основала компанию для создания нового вида двигателя на основе схемы Ванкеля.

Феликс Ванкель разработал роторно-поршневой двигатель в Германии в 1950-е гг. В двигателе такого типа почти треугольный ротор вращается в почти овальном корпусе. Топливо сгорает в пространстве между ротором и корпусом. При отсутствии деталей, которые совершают возвратно-поступательные движения и подвержены высоким механическим напряжениям, роторно-поршневые двигатели обладают надежностью, долговечностью, компактностью, имеют низкие издержки на техническое обслуживание, высокую удельную мощность на единицу массы и могут работать на разных видах топлива.

Роторно-поршневыедвигатели устанавливаются на многих транспортных средствах и устройствах различного назначения, включая автомобили, беспилотные летательные аппараты, карты (малолитражные гоночные автомобили), гидроциклы, бензопилы и вспомогательные силовые установки.

Наиболее широко они применяются в автомобилях японской компании Mazda. В 1991 г. автомобиль Mazda с двигателем Ванкеля выиграл 24-часовую гонку в Ле-Мане во Франции. На следующий год правила изменились, и таким автомобилям запретили участвовать в гонке.

«Двигатель Ванкеля – проверенная технология, – говорит Филипп Дюрр, главный исполнительный директор компании MISTRAL. – В прошлом его недостатком было высокое потребление топлива. Теперь наша передовая система управления двигателем сократила потребление топлива до уровня, сравнимого с обычными авиационными двигателями. Наш филиал MISTRAL Engines USA Inc. работает над получением сертификации в Федеральной авиационной администрации, США».

Рынок гражданскойавиации (ГА) формируют заказчики трех типов: «умельцы», собирающие летательные аппараты своими руками по «экспериментальным» чертежам; изготовители авиационного оборудования (OEM), такие как Cessna и Piper, которые устанавливают сертифицированные двигатели в воздушные суда своей разработки; и те, кто занимается модернизацией имеющегося парка воздушных судов. «Сегмент OEM – самый крупный, но рынок модернизации тоже важен, – поясняет Дюрр. – В среднем срок службы воздушного судна – 35 лет, а авиационного двигателя – 12 лет, так что самолет за свою «жизнь» меняет три двигателя. При 300 тыс. воздушных судов по всему миру это означает огромные возможности для модернизации двигателей».

Ассортимент продукции MISTRAL включает безнаддувные двух- и трехроторные двигатели для самолетов и вертолетов со взлетной мощностью 148 кВт (200 л.с.) и 220 кВт (300 л.с.). Варианты с турбонаддувом имеют мощность 170 кВт (230 л.с.) и 265 кВт (360 л.с.) соответственно и пока еще находятся в разработке. Эти двигатели работают на большинстве марок автомобильного и авиационного горючего, этилированного и неэтилированного, и смесях, содержащих до 15 % этанола. В планах на будущее – двигатели, которые будут использовать топливо для реактивных двигателей (JET-A1).

Двигатели MISTRAL исключительно просты. Силовой модуль мощностью 75 кВт (100 л.с.) состоит из трех деталей: корпуса, ротора и вала, а силовой модуль мощностью 37 кВт (50 л.с.) возвратно-поступательного поршневого двигателя требует более 30 деталей. Детали двигателей MISTRAL совершают только вращательные движения, поэтому они испытывают меньшие механические напряжения. В результате ремонт требуется реже и стоимость его ниже.

Двигатель MISTRAL имеет низкий вес (132 кг в модели мощностью 148 кВт, 177 кг в модели мощностью 220 кВт), поэтому воздушное судно может взять на борт больший вес, а его площадь лобовой поверхности меньше, чем у эквивалентного возвратно-поступательного двигателя, что позволяет добиться более обтекаемой аэродинамической формы.

Двигатель MISTRAL имеет жидкостное охлаждение (обычно двигатели легких самолетов имеют воздушное охлаждение), поэтому он работает при постоянной температуре и не имеет проблем с термоударами, которые в противном случае могут иметь место при быстром снижении на низких скоростях работы двигателя.

Несмотря на то,что двигатель MISTRAL работает на относительно высоких частотах, более 6 000 об/мин, встроенный редуктор с передаточным соотношением 2,8-1 понижает скорость вращения винта до 2 100 – 2 200 об/мин. Это вместе с плавностью хода, присущей двигателю, снижает уровень шума примерно на 10 дБ как внутри кабины, так и снаружи.

И если в возвратно-поступательной конструкции любая поломка носит катастрофический характер, то падение мощности в роторно-поршневом происходит постепенно, что очень важно для безопасности полета.

На вопрос о стоимости двигателя MISTRAL Дюрр отвечает следующее: «Цена покупки MISTRAL несколько выше, но более высокая надежность, больший срок службы, меньшие расходы на техническое обслуживание и способность работать на разном топливе означают, что общие расходы владельца будут ниже».

Что сулит компании будущее? «MISTRAL – частная компания, и мы готовы к тому, что путь на рынок будет долгим, – говорит Дюрр. – Мы должны быть очень осторожны в выборе поставщиков. Если мы меняем поставщика подшипников, например, мы вынуждены заново проходить процедуру сертификации в ФАА. Вот почему мы  остановили свой выбор на SKF».

SKF поставляет подшипники для пропеллерных валов и другие элементы двигателей для MISTRAL Engines, включая шарикоподшипники с четырехточечным контактом, радиальные шарикоподшипники и фторопластовые уплотнения, стойкие к воздействию масел и высоких температур. Подшипники изготавливаются дочерней компанией SKF – Somecat SpA, расположенной в городке Пьянецца, Италия.

Завод изготавливает специальные шариковые и цилиндрические роликовые подшипники для авиакосмической промышленности и других областей, где предъявляются высокие требования к эксплуатационным характеристикам. Каждый подшипник для авиакосмической отрасли изготавливается из материалов высочайшего качества и имеет индивидуальный шифр и обозначение для обеспечения полной прослеживаемости изделия.