Техника и литература: Двухтактные дизели

С днём зануд, дамы и господа!

В поддержку сего праздника ударим поршнем по воздуху, да впрыснем доброй солярки!

Проще говоря, разберём, что же это за двухтактные дизели такие и почему их так полюбили на Альмарне. Многие наслышаны о бензиновых двухтактных моторчиках - их нынче ставят в бензопилы и мотокосы, а когда-то на них ездили моторные лодки, мотоциклы и даже автомобили. Они простые, очень лёгкие, мощные для своих габаритов, надёжные, но жрут топливо в смеси с маслом (но это особенность реализации, а не самого двухтактного цикла) и, соответственно выдают мерзопакостный и совершенно неэкологичный выхлоп, а ещё не отличаются большим ресурсом, хотя и дёшевы в ремонте.

Двухтактный дизель - это совершенно про другое. Это тепловозная тяга, высокая мощность при небольших оборотах и непревзойдённый КПД среди всех поршневых двигателей. Как и в бензиновом двухтактнике здесь нет выделенных тактов впуска и выпуска, а так как маслянная система сохранена классическая, с замкнутным картером - поршень в противоходе не нагнетает воздух в цилиндр. Да - отсутствуют потери масла (ну почти), чище выхлоп, но и для нагнетания воздуха в цилиндр обязательно требуется приводной компрессор. В некоторых конструкциях он дополняется турбонаддувом, но это уже продвинутая мехмагия даже на земле. Компрессор усложняет мотор, но двухтактный цикл даёт другие значительные преимущества. Главное - рабочий ход происходит вдвое чаще, чем в четырехтактном цикле, что даёт реальную отдачу в 1.6-1.8 раза при тех же оборотах. Ещё - упрощается газораспределительный механизм. Многие двухтактные дизели не имеют клапанов вовсе (петлевая продувка), более эффективными, правда считаются, моторы с оппозитно движущимся поршнями, в которых один поршень открывает впускные, а другой выпускные окна или моторы с выпускными клапанами (прямоточная продувка).

Wärtsilä-Sulzer RTA96-C

Почему вы не слышали о них на Земле? Просто потому, что они тихо (нет, на самом деле громко) работают там, куда редко заглядывает обычный человек. В тяжелых грузовиках и автобусах (в СССР, Британии и Европе в до 70-ых годов, в США до середины 90-х выпускали, а бегают и по сей день), в танках, в тепловозах, на больших кораблях. Одно время эти двигатели считались перспективными в авиации (Германия, СССР и Британия вели активные разработки, а немцы добились серьезных успехов). Самый большой и самый эффективный двигатель Wärtsilä-Sulzer RTA96-C - это двухтактный дизель. Почему эти моторы ушли с автотранспорта? По множеству причин. В СССР - культура производства и обслуживания подвела, в Европе - сложность разработки и дороговизна изготовления, в США - дожили до экологической повестки. Двухтактник требует более тщательных расчётов, его газодинамические процессы намного сложнее, выше тепловыделение - что требует более сложной системы охлаждения. Эти моторы также и более шумные (хотя быть может Common Rail бы помог!). И конечно - чем выше требования к точности изготовления, тем дороже.

Но это на Земле. Здесь есть развитая химия, позволяющая выполнять глубокую очистку топлива, да и сама нефть сравнительно легкая и дизельное топливо долго время было побочным продуктом. А на Альмарне нефть грубая и тяжелая, соотношение выхода дизеля и бензина примерно 80/20. Причем бензин довольно низкооктановый. Привычный нам 92 и 95 бензин, не говоря уже об авиационных сортах - дорогое удовольствие. Локальное производство небольшое, часто приходится прибегать к закупкам на Земле. Зато есть мифрил и пара неугомонных девчонок с острыми ушами.

Первоначальный выбор двухтактной схемы - чистая случайность, когда Эланор и Линдис строили свой "Элалин", им просто подарили списанный двигатель Commer TS3 от старого автобуса. А они - опробовали на нём изобретенный Линдис способ напыления мифрила - на стенках цилиндров, в трущихся парах подшипников. Они ожидали снижения трения и повышения долговечности. А бонусом получили кратно улучшившийся теплоотвод. В результате - они отлили новый блок - с четырьмя цилиндрами (4.8 литра вместо 3.25), но уже из алюминия. Мотор стал более чем вдвое легче, а после установки турбины выдал уже 280 сил.

Но даже так путь к признанию занял почти десять лет. Первый "Элалин" поехал в 1985, а к середине 90-х эти двигатели, получившие прозвище "Эланор-моторы", выпускались лишь малыми партиями, но уже тогда в разных типоразмерах. И зачастую использовались для ремоторизации бензиновых и дизельных внедорожников и крупных седанов после поломки родного земного мотора.

Юмо-205

Параллельно развивалась и дизельная авиация. За основу взяли "Юмо-205" и тот же процесс мифрилования - примером для подражания стали двигатели "Милой Эльзы". Но "Юмо" подходил далеко не каждому самолёту, во многих случаях интеграция была крайне сложной и требовала значительной перекройки крыла. Нужен был звездообразный двигатель. Но это куда лучше задокументированная история. Скажу лишь кратко - после изучения различных схем газораспределения, с учетом качества топлива и ожидаемого веса двигателя выиграла самая простая - бесклапанная схема. К концу тысячелетия моторы "Эленна" (звезда в переводе с эльфийского) пошли в серию в вариантах для большинства используемых самолётов, а версии для самых тяжелых лайнеров вышли в самом начале "нулевых" годов.

Так, благодаря мифрилу, двухтактный дизель стал главным типом двигателя в мире Альмарны. Помимо двух вариантов моторов от Эланор, со временем появились и другие - которые прописались заодно и под капотами более легкого транспорта, в генераторах и газонокосилках - повсеместно.