Высказывание классика о двух бедах России вполне может потерять актуальность, если транспортной проблеме при современном техническом развитии найдем решение.
Для российских масштабов с предельными колебаниями климатических условий создание необходимой сети дорог европейского качества представляется совершенно непосильной задачей.
Но если проблема не решается напрямую, ее можно попробовать обойти. Один из вариантов предусматривает параллельно со строительством дорог повышать технические свойства самого транспорта. Большую роль в этом вопросе может играть авиация, но самолеты очень дорогой транспорт и, к тому же, к езде по городским дорогам не приспособлен.
В последнее время ведутся работы по созданию летающего автомобиля. Опытный экземпляр напоминает летучую мышь со сложенными крыльями. Сообщается, что его стоимость по авиационным меркам не такая уж большая. То есть в широкой продаже его ожидать не стоит.
Можно с уверенностью сказать, что современные транспортные технологии не способны осилить летающую технику с привлекательными параметрами автомобиля по цене и комфорту. Однако, чтобы решить проблему российских дорог, такой транспорт был бы кстати. Он должен быть недорогим и сравнительно экономичным.
Для того чтобы поставить летающую технику на конвейер, необходимо решить две основные задачи.
Первая – это создание прочного и легкого корпуса.
Традиционные материалы обеспечить предъявляемые требования к такому корпусу не способны. Прочный корпус может быть создан на основе нанотехнологий. К сожалению, мы живем на заре развития этой отрасли, и ее продукт еще не вышел из стен исследовательских институтов.
Если вникнуть в требования, предъявляемые к легкому и прочному материалу на основе нанотехнологий, то можно заметить, что основной проблемой является создание нанотрубок. Нанотрубки это очень тоненькие длинные трубки, над которыми сейчас усиленно работают ученые всего мира. Создать их с необходимыми свойствами пока не удается. Тем не менее современная промышленность способна создать квазинанотрубки с приемлемыми свойствами.
Квазинанотрубка, созданная на основе патентов РФ, представляет собой тонкостенную трубку диаметром около 7 миллиметров с толщиной стенки около 0,1 миллиметра, изготовленную из нержавеющей стали, покрыта оплеткой из прочных нитей и заполнена нейтральным газом под высоким давлением.
Для масштабных объектов, которые можно создавать из подобных трубок, диаметр в 7 миллиметров по сути то же, что нанотрубка.
Испытания показывают, что трубки легко удерживают рабочие давления свыше 30 МПа. Длина таких напряженных нитей может доходить до 15 метров.
Создать корпус автомобиля из такого материала, отвечающего необходимым требованиям прочности и веса, посильная задача небольшого свечного заводика. Основной объем материала занимает нейтральный азот, что позволяет создавать сравнительно недорогую конструкцию. Небольшое количество сжатого газа в единичных объемах и высокое аэродинамическое сопротивление тонкой трубки обеспечивают надежную и безопасную эксплуатацию.
Вторым условием является создание легкого и мощного двигателя, что также требует новых решений. В 1957 году немецкий инженер Ванкель создал роторный двигатель. Его неоднократно пробовали выпускать несколько фирм, но широкого распространения он так и не получил.
Основной недостаток этого двигателя - малый моторесурс. Объясняется это тем, что трущиеся поверхности его треугольного ротора при работе находятся под большим давлением, обусловленным смещением оси вращения ротора.
Если рассматривать поршневой двигатель, то можно заметить, что и здесь есть трущиеся детали, находящиеся под давлением. Это детали кривошипно-шатунного механизма.
Однако здесь трущиеся детали не являются уплотнителями, и незначительный износ не сказывается на работе двигателя. В отличие от поршневого двигателя, в двигателе Ванкеля при малейшем износе трущихся поверхностей горючие газы вырываются в полость сжатия, нарушая рабочий цикл, и, помимо этого, выбрасываются в атмосферу с большим содержанием вредных веществ.
Смещение оси ротора и сопутствующий износ с дополнительным нагревом трущихся поверхностей являются принципиальным свойством двигателя, и это дает основание считать, что роторный двигатель внутреннего сгорания Ванкеля исчерпал свой ресурс развития.
Однако по удельной мощности двигатель Ванкеля значительно превышает поршневые двигатели. Отсутствие возвратно-поступательного движения тяжелых деталей практически исключает вибрацию.
В последнее время появилось множество вариантов решения проблем роторного двигателя внутреннего сгорания, отличных от схемы Ванкеля, обзор которых позволяет создать оптимальную конструкцию, в которой разделение функциональных узлов двигателя на компрессор и преобразователь позволяет максимально оптимизировать конструкцию двигателя под функциональные задачи; уплотнение перепускного узла, выполненного в виде подшипника скольжения, обеспечивает надежное перекрытие между камерами; совмещение оси ротора с осью выходного вала исключает дополнительное трение и сопутствующий нагрев; наличие ресивера для аккумулирования сжатого воздуха позволит оперативно регулировать мощность и температуру двигателя, что положительно скажется на экономии топлива.
Все эти дополнения в комплексе способны кардинально изменить ситуацию в пользу роторного двигателя.
Конструкция роторного двигателя внутреннего сгорания представляется универсальным двигателем, который при необходимости будет нагружать вал автомобиля и воздушный винт или создавать реактивную струю газов при скоростном полете.
Находясь по своему строению между поршневым и газотурбинным двигателями, он способен забрать у них лучшие свойства.
Широкий диапазон скоростей вала и высокая температура истечения газов объясняются тем, что грань зуба ротора не оказывает давления на стенку камеры, что позволяет применять особо жаропрочные материалы.
