(VIDEO) Ingineria neştiută a noului motor Astron Omega 1, care operează cu hidrogen şi e universal pentru maşini, nave şi avioane

În ultimele luni, în lumea inginerilor auto, navali şi aeronautici e tot mai intens discutat subiectul unui nou tip motor cu combustie, numit Astron Omega 1, care se vrea a fi un motor absolut revoluţionar, modular şi universal. Dar întregul concept a fost prezentat deocamdată la nivel grafic şi teoretic, şi nu prin prototipuri funcţionale, deşi echipa de ingineri care l-a creat pretinde că a construit deja un motor funcţional de teste. Şi tocmai această situaţie naşte deopotrivă un entuziasm enorm faţă de ideea ce pare genială şi un scepticism din partea altora, care aduc în vizor multe întrebări şi posibile probleme de funcţionalitate în viaţa reală. Deci, ce este Astron Omega 1, care e conceptul său, prin ce e revoluţionar şi de ce e atât de intrigant totul?

Conceptul a fost inventat de inginerul Matthew Riley, care e un inventator cu experienţă, având mai multe produse inginereşti brevetate şi implementate, inclusiv un motor în doi timp cu design special pe care l-a patentat. Acum a patentat şi conceptul noului motor, iar pentru a-l perfecţiona şi pregăti de producţie a fondat compania Astron şi adunat o echipă de ingineri, reuşind să acumuleze şi fonduri pentru munca de cercetare şi dezvoltare. Prin ce se face remarcat imediat, deci, noul motor Omega 1 al lui Matthew Riley şi a celor de la Astron?

Ei bine, în esenţă printr-un nou tip de combustie şi o construcţie ultra simplificată şi uşoară, într-un soi de blocuri modulare, cu câte două elemente rotative. Totul a pornit de la ideea că în motoarele obişnuite cu ardere internă e o cantitate imensă de fricţiune şi căldură generată în rezultat, iar fricţiunea de rând cu alte procese generează pierdere putere şi randament într-un motor cu pistoane. Mişcarea în jos şi în sus a pistonului determină fricţiunea inelelor de pereţii cilindrului, chiar dacă există lubrifianţi. Aceste pierderi se adaugă celor generate de mişcarea arborelui cu came şi a valvelor, a rezistenţei fluxului de aer în admisie, de fricţiunea cuzineţilor de arborele cotit la transformarea mişcării lineare în rotativă. Pe lângă asta, se mai pierde energie la pomparea lubrifiantului, adică uleiul de motor, şi a lichidului de răcire, pentru a disipa căldura formată de această fricţiune. Toate astea sunt lucruri oarecum cunoscute la motoarele obişnuite cu ardere internă, iar inginerii lucrează la minimizarea acestor pierderi, însă oricum eficienţa termică a motoarelor cu ardere internă încă n-a atins nici 50%, cele mai eficiente având puţin peste 40%.

Foto: Construcţia unui motor cu ardere internă

Noul motor Omega 1 pretinde că nu are asemenea pierderi „parazitare” la fricţiune aproape deloc, întrucât doar elementele rotative sunt în mişcare directă, şi nu există elemente care să se mişte indirect pentru a determina o mişcare finală. Mai mult ca atât, motorul e răcit cu aer, deci nu are pompe cu lichid, iar de lubrifiere au nevoie doar cei 4 rulmenţi ai unui asemenea bloc, pe care se ţin cele 2 elemente rotative, de rând cu roţile de sincronizare. Cum are loc combustia, deci, şi generarea mişcării?

Foto: Aspectul exterior al noului motor Omega 1

Ca să înţelegem cât mai clar tot procesul, trebuie să percepem vizual ideea că cele două rotoare, de sus şi de jos, se învârt în direcţie inversă unul faţă de altul, fiind conectate mecanic prin roţi dinţate. Acum dacă privim motorul din parte laterală, ne putem imagina două planuri verticale separate, paralele, ambele de forma cifrei 8, unde golurile formei sunt centrele rotoarelor. Acele două planuri verticale paralele sunt, de fapt separarea fluxurilor de aer de dinainte de combustie şi de după, adică admisie şi evacuare, pe imaginea de mai jos ele fiind marcate cu albastru pentru admisie şi roşu pentru evacuare, întrucât temperatura aerului după combustie e mai mare.

Aerul intră printr-un canal de admisie, situat în partea laterală şi este tras în primul circuit, fiind rotit şi comprimat de rotor în canalul format dintre centrul rotorului şi peretele exterior. Astfel, acest rotor, prin mişcarea sa circulară de mare turaţie, acţionează el însăşi ca un compresor mecanic asupra aerului, iar astfel se obţine un efect de supraalimentare, deci de combustie mai eficientă. De fapt, datorită acestei construcţii, motorul Omega 1 ajunge să aibă o presiune cuprinsă între 13.7 şi 20.7 bari la amestecul de combustie, faţă de 0.4-2.4 bari cât asigură un compresor pe un motor cu ardere internă normal.

Odată intrat aerul în primul circuit, acolo se află şi injectorul de combustibil, care pulverizează acest combustibil şi astfel se formează amestecul. Apoi, printr-un canal de pe mijloc, mixtura trece în „8”-ul alăturat. Cele două rotoare au nişte zone neregulate pe circumferinţă, unul o incizie concavă, iar altul o ieşire inversă convexă, care se sincronizează între ele în momentul rotaţiei sincronizate. Acea zonă convexă împreună cu spaţiul din jurul său formează efectiv zona camerei de ardere pe spaţiul de pe circumferinţă, dintre rotor şi peretele exterior. Scânteia dată în acest moment generează împingerea rotorului prin acea parte convexă a rotorului inferior. Gazele rezultate din ardere sunt evacuate pe cealaltă parte a circumferinţei, când acel dinte convex trece de zona valvei de evacuare spre portul din exterior.

Respectiv, transmiterea de mai departe a mişcării rotative a motorului se face prin conectarea rotorului la o cutie de viteze sau direct la o roată, o elice sau orice altceva. Aşadar, motorul Omega 1 nu are mişcări reciproce ale pistoanelor, nu arde un arbore central ca la motorul de top Wankel, iar toată puterea e transmisă către acel element rotativ central.

Aşadar, motorul operează la 1,000 turaţii per minut în regim de ralanti. În regim de tracţiune poate ridica până la 25,000 rpm. Un asemenea modul cântăreşte doar 16 kg şi generează 160 CP şi 230 Nm, având un volum al camerei de combustie de circa 250 cm cubi. Creşterea puterii poate fi făcută prin adăugarea de module — de exemplu două module lipite alături într-un motor ar genera 320 CP şi 460 Nm, iar aici principiul modular e similar cu cel de pe motorul Wankel. Inginerii spun că se pot adăuga şi mai multe module. Dar, fireşte, pentru aviaţie ar fi nevoie de scalarea întregii construcţii. Acolo un motor de 120 kg ar genera 4,500 CP după calculele lor.

Foto: Aşa ar arăta un motor cu două module

Şi asta e magia acestui motor — faptul că aceeaşi construcţie l-ar recomanda şi pentru maşini, şi pentru aviaţie, şi pentru nave, şi în rol de generator electric simplu sau ca range extender pe automobile. Un soi de motor universal, deci. În cazul avioanelor el n-ar avea frică de stoluri de păsări, de exemplu. La maşini ar avea vibraţii aproape insesizabile. Iar timpul de operare a acestui motor între deserviri majore ar fi de 100,000 ore. La 100 mii ore s-ar face o mentenanţă simplă de lubrifiere şi eventual înlocuire a rulmenţilor. Pentru o maşină normală asta ar însemna cam o dată în 50 de ani, la cele folosite mai lejer chiar o dată la 90 de ani, Pentru un avion la media industriei, 100 mii ore de zbor se fac în 38 de ani, dar puţine avioane mai alung la o asemenea vârstă. Deci pare aproape ca un motor nemuritor, aproape prea frumos ca să fie adevărat.

Foto: Construcţa motorului Omega 1, cu detaliere de componente, într-o schiţă a celor de la Astron

Nu ştim cât de eficient ar fi un asemenea motor, însă inginerii spun că acesta ar putea face uz de inerţie la condus în regim constant, prin „sărirea” peste cicluri de combustie. Ar putea efectua combustia 1 dată pe turaţie la intensitate maximă sau o dată la 5 sau chiar 10 rotaţii în regim de condus constant. Iar asta înseamnă mai puţin combustibil consumat, algoritmii de frecvenţă a combustiei fiind calculaţi electronic.

Foto: Construcţia motorului Omega 1, divizat în componente

Omega 1 are, însă, şi multe întrebări, răspunsurile cărora deocamdată lipsesc sau sunt imprecise. Răcirea motorului are loc, zic inginerii, prin însăşi aerului care circulă în interiorul motorului, şi aici e discutabil dacă în viaţa reală, la diferite sarcini intense şi temperaturi ridicate ale climei din jur, motorul nu va ajunge la supraîncălzire. Lipsa etanşărilor e o altă calitate pe care o pun la îndoială mulţi ingineri, asta fiind fie imposibilă, fie generând pierderi majore de randament, zic ei. Toleranţele mici la construcţie, care ar trebui să rezolve problema lipsei etanşărilor, pot fi puse la provocare de extinderea termică a construcţiei. Şi mai există şi multe alte întrebări sau posibile probleme, pe care poate unii dintre noi le-ar putea vedea şi mai avansat. Cert e că lipsa mai multor prototipuri funcţionale şi inexistenţa unei demonstraţii publice pe viu a prototipului pe care aceşti ingineri pretind că l-au construit lasă şi mai mult loc de discuţii, interpretări şi speculaţii. Din decembrie şi până în prezent, se pare că echipa de ingineri munceşte la teste şi la producţia de noi prototipuri, aşa că, în mod normal, în următoarele luni ar trebui să urmeze demonstraţii pe viu, care să aducă acea claritate totală necesară acestei noi tehnologii, pentru ca toţi să înţeleagă deplin cât de realistă şi revoluţionară este.

Foto: Noul motor ar fi aplicabil atât automobilelor, cât şi ambrarcaţiunilor sau avioanelor

Aşadar, am putea la fel de bine să ne aflăm fie în faţa unui concept interesant ca teorie, dar puţin fezabil în viaţa reală, fie în faţa unui concept cu adevărat genial, revoluţionar şi capabil de a deschide un nou capitol în motoarele cu combustie.

Vezi mai jos un video schematic al construcţiei acestui motor.