Чотирикутний ротор, що танцює всередині епітрохоїдної камери, перетворює паливо на потужність без єдиного поршня чи клапана – ось суть роторного двигуна. Цей винахід Фелікса Ванкеля з 1950-х років генерує три робочі ходи за один оберт ротора, видаючи гладку тягу на високих обертах. Mazda довела його до вершин, вигравши Ле-Ман 1991-го з 787B – єдиним не-поршневим переможцем у історії марафону.
На відміну від класичних ДВС, де поршні гасають вгору-вниз, роторний мотор обертається рівномірно, ніби вертолітний пропелер у маслі. Він компактніший удвічі, легший і менш вібрує, але вимагає уваги до ущільнень. Сьогодні, у 2026-му, ротор повертається як розширювач діапазону в гібридах Mazda MX-30 R-EV.
Цей двигун не просто механіка – це виклик традиціям, де кожна секунда обертів кричить про свободу від шатунів і колінвалів. Розберемо, як він народився, працює й чому досі зачаровує інженерів.
Історія роторного двигуна: від патенту до легенди Ле-Мана
Усе почалося в Німеччині 1920-х, коли Фелікс Ванкель, механік-самоук, запатентував роторний компресор. До 1934-го з’явився патент на двигун, але реальний прорив стався 1951-го в NSU Motorenwerke. Там Ванкель з колегами створив DKM54 – прототип, що запустився 1957-го з 21 к.с. Але проблеми охолодження змусили перейти до KKM – версії з нерухомим зовнішнім ротором.
Перший серійний NSU Spider 1964-го з KKM 502 (50 к.с., 1 ротор) став сенсацією. А NSU Ro 80 1967-го з двома роторами (995 см³, 115 к.с.) випустили 37 406 екземплярів до 1977-го. Цей елегантний седан хвалили за плавність, але apex seals – вершини ротора – зношувалися швидко, спричиняючи скарги. NSU злилася з Audi, і ротор відійшов на другий план.
Mazda купила ліцензію 1961-го й витіснила конкурентів. Їхній Cosmo 1967-го (110 к.с.) стартував еру, а RX-7 (1978–2002) став іконою з 13B (1308 см³, до 255 к.с. у турбо). У Радянському Союзі ВАЗ експериментував: 21018 з ВАЗ-311 (1 ротор, 70 к.с.) і 21019 з 411 (2 ротори, 120 к.с.) – близько 100 “Жигулів” для Іраку. Ці мотори обіцяли компактність для фронтальних авто, але зупинилися на серії через імпорт apex seals.
Кульмінація – Mazda 787B з R26B (4 ротори, 700 к.с. на гонці, 900 на кваліфікації). 1991-го в Ле-Мані його рев перекрикував турбіни Mercedes і Jaguar, фінішувавши першим. Це не просто перемога – доказ, що ротор витримує 24 години пекла на 8500 об/хв.
Принцип роботи роторного двигуна: танець трикутника в камері
Уявіть епітрохоїдну камеру – яйцеподібний корпус, де трикутний ротор за формою Рело (Reuleaux triangle) ковзає ексцентрично. Центральний вал з фіксованою шестернею змушує ротор обертатися втричі повільніше за ексцентрик. За один оберт ротора вал робить три, створюючи три камери: впуск, стиснення, робочий хід, випуск.
Впуск: суміш входить через порт, заповнюючи камеру. Стиснення: ротор повертає вершину, стискаючи гази до 9-10:1. Робочий хід: іскра запалює, гази штовхають ротор (3 імпульси за оберт). Випуск: гази виштовхуються. Ніяких клапанів – порти в стінках. Формула об’єму: V_k = √3 · B · (R + a) · 3e, де B – ширина ротора, R – радіус, e – ексцентриситет (15 мм у Mazda).
- Однороторний: еквівалент 2-циліндрового поршневого за потужністю.
- Двороторний (13B): номінал 1.3 л, але “дихає” як 2.6 л, бо три апекси контактують постійно.
- Чотирироторний (R26B): компактний, як V8, але вагою 250 кг.
Цей цикл Otto забезпечує гладку тягу: 2/3 обороту під потужністю проти 1/4 у поршневого. Але нерівномірне нагрівання (апекс 900°C, боки 200°C) – виклик для ущільнень.
Переваги роторного двигуна: чому інженери в захваті
Компактність вражає: Mazda 13B – розміром з мікрохвильовку, вагою 120 кг проти 180 кг 2.0-літрового турбо. Співвідношення потужність/вага – 2 к.с./кг, RPM до 10 000+. Немає вібрацій: ротор балансує сам, звук – як джазовий саксофон.
- Менше деталей: 30-40% проти поршневого (без клапанів, ГРМ, шатунів).
- Гладка потужність: широкий діапазон обертів, ідеал для спорткарів.
- Мультипаливність: водень без зворотного удару, біопаливо.
- Висока удільна потужність: 13B 232 к.с. з 1.3 л.
У авіації – рай: низький гіроскопічний ефект для пропелерів. Curtiss-Wright RC2-60 для літаків, Rotron RT600-XE (220 к.с.) для дронів 2025-го.
Недоліки роторного двигуна: бар’єри на шляху масовості
Головний ворог – apex seals: знос через тертя на високих температурах. У ранніх NSU – 50 тис. км, у RX-8 з керамікою – 150 тис. км при догляді. Витрата палива 15-20 л/100 км, масла 0.4-1 л/1000 км через мікрозазори.
Емісії: HC у 6-8 разів вищі через неповне згоряння (низька турбулентність). КПД 25-30% проти 35% поршневого. Низький момент на низах: 13B пік на 7000 об/хв.
- Знос ущільнень: преміум-ремонт $5-10 тис.
- Екологія: зупинила RX-8 у 2012-му (Euro 5).
- Обслуговування: масло в паливо, часті апекс.
Але прогрес йде: DLC-покриття знижують тертя на 50%.
| Параметр | Роторний (Mazda 13B-REW, RX-7) | Поршневий (2.0L turbo, типовий) |
|---|---|---|
| Об’єм (номінал) | 1308 см³ | 2000 см³ |
| Потужність | 255 к.с. | 250 к.с. |
| Вага | 120 кг | 180 кг |
| RPM макс. | 8500 | 6500 |
| КПД | ~28% | ~35% |
| Витрата палива (місто) | 18 л/100 км | 12 л/100 км |
Джерела даних: Wikipedia.org, Mazda.com. Ротор виграє в динаміці, але програє в економіці.
Застосування роторного двигуна: від спорткарів до дронів
Авто: RX-8 (192 580 шт., 2003-2012) з Renesis (238 к.с., Euro 4). Мото: Suzuki RE5, Norton. Авіа: Diamond DA20 з Austro AE50 (50 к.с.). UAV: іранський Shahed-131 з клоном Wankel 38 к.с.
Гоночні кейси: 787B пройшов Ле-Ман на одному апексі. Практика: власники RX-7 міняють апекси кожні 80 тис. км, додаючи масло в бак для змащення.
Цікаві факти про роторні двигуни
Ви не повірите, але Mazda 787B видавав звук, що лякав пілотів Porsche – його 4 ротори ревіли на 8500 об/хв без турбіни.
- Єдиний Le-Mans переможець без поршнів: 1991, 481 коло.
- NSU Ro 80 перетнув Сахару: 7 авто з 10 вижили 5000 км піску.
- Водневий ротор Mazda: 300 км/кг H2, нуль HC.
- LiquidPiston XTS-210: 25 к.с. з 210 см³, 10 разів компактніший дизеля.
- ВАЗ-Жигулі з ротором: 120 к.с. у “копійках” для спекотного Іраку.
Ці перлини роблять ротор вічним феноменом механіки.
Сучасні розробки роторного двигуна: відродження у 2026-му
2023-го Mazda MX-30 R-EV повернула ротор: 830 см³ однороторний (55 кВт), генерує для батареї 170 к.с. електромотора, запас 85 км EV + 400 км гібрид. Euro 6d, EGR і фільтри вирішили емісії. У лютому 2025-го Mazda створила Rotary Engine Development Group – обіцяють дво-роторний для RX-наступника 2026-го, гібрид 260 кВт.
LiquidPiston X-Engine: HEHC-цикл, 30% ефективніший дизеля, мультипаливо (керосин, бензин), для дронів і “літаючих авто”. Changan (Китай) анонсувала серійний 2027-го. У авіації Rotron 220 к.с. для UCAV – ротор еволюціонує в еру електрифікації.
Тренди: гібриди + ротор як APU, водень для нульових викидів. З DLC і композитами знос апексів подвоївся. Ротор не вмирає – він обертається до нових горизонтів, де компактність і рев битимуть EV-зарядки.
About the Author
