Три цикла за оборот: Роторный двигатель

Первый в мире серийный автомобиль с роторно-поршневым двигателем (РПД) вышел из ворот западногерманской компании NSU в 1964 году. Но еще за три года до этого события Минавтопром и Минобороны СССР поставили перед отраслевыми научно-исследовательскими институтами задачу создания отечественного РПД. И не только поставили, но и помогли подробными чертежами. Если быть окончательно точным, то документацией снабжали не министерства, а ГРУ. Поскольку у самого Ванкеля патенты не покупали — не принято было.

Первый работающий роторный двигатель был представлен в 1957 году на конференции Общества германских инженеров (VDI) Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде. Ванкель за свою жизнь перепробовал массу профессий: от ученика наборщика в издательстве научной литературы до младшего продавца, — но так и не удосужился получить высшее образование. В конце концов он остановился на изобретении механических устройств.

Изготовление роторных насосов и компрессоров перемежалось с тюремными отсидками: сначала за критику финансовых злоупотреблений нацистской региональной верхушки, а потом за сотрудничество с теми же нацистами (в годы Второй мировой войны Ванкель успешно решал вопросы уплотнителей для немецких торпед и авиадвигателей). Выйдя на свободу в 1946 году, изобретатель восстановил свою лабораторию в Лин дау, на берегу Боденского озера (ее уничтожили в 1945 году французские войска), и возобновил работы по двигателю. Еще через пять лет Ванкелю удалось заинтересовать своим проектом немецкую компанию NSU. С каждым годом его двигатели работали все дольше и дольше: если в 1957 году один из прототипов наработал 2 часа и развил мощность в 21 л.с., то через год — 100 часов при мощности 29 л.с. Видимо, этих параметров оказалось достаточно, чтобы в мире началась «ванкелемания» — лицензии на двигатель приобретает сначала корпорация Curtiss-Wright, годом спустя Daimler-Benz, MAN, Friedrich Krupp и Mazda. К началу 70-х купили лицензии практически все моторостроительные и автомобильные гиганты мира, включая Rolls-Royce, Porsche, Ford, GM и многие японские компании. Очевидные достоинства РПД перед традиционными поршневыми моторами (у него в несколько раз меньше движущихся деталей, его вес и размеры в 1,5−2 раза меньше, очень низок уровень вибраций и отличные динамические характеристики), казалось, сделают этот двигатель бестселлером. После вышедшего в 1964 году NSU Spyder последовали легендарная модель NSU Ro 80 (в мире до сих пор существует множество клубов владельцев этих машин), Citroen M35 (1970), Mercedes C-111 (1969), Corvette XP (1973). Но единственным массовым производителем роторных автомобилей стала японская Mazda, выпускавшая с 1967 года порой по 23 новые модели с РПД. Роторные двигатели ставили на катера, снегоходы и легкие самолеты. Конец эйфории пришел в 1973 году, в разгар нефтяного кризиса. Тут-то и проявился основной недостаток роторных двигателей — неэкономичность. За исключением Mazda, все автопроизводители свернули роторные программы, а у японской компании продажи по Америке сократились со 104 960 проданных машин в 1973 году до 61 192 — в 1974 м.

Но именно в провальном 1974 году советское правительство создает на Волжском автозаводе специальное конструкторское бюро РПД (СКБ РПД) — социалистическая экономика непредсказуема. В Тольятти начались работы по строительству цехов для серийного производства «ванкелей». Поскольку ВАЗ изначально планировался как простой копировщик западных технологий (в частности, фиатовских), заводскими специалистами было принято решение воспроизводить двигатель Mazda, напрочь откинув все десятилетние наработки отечественных двигателестроительных институтов.

Советские чиновники довольно долго вели переговоры с Феликсом Ванкелем на предмет покупки лицензий, причем некоторые из них проходили прямо в Москве. Денег, правда, не нашли, и поэтому воспользоваться некоторыми фирменными технологиями не удалось. В 1976 году заработал первый волжский односекционный двигатель ВАЗ-311 мощностью 65 л.с., еще пять лет ушло на доводку конструкции, после чего была выпущена опытная партия в 50 штук роторных «единичек» ВАЗ-21018, мгновенно разошедшихся среди работников ВАЗа. Тут же выяснилось, что двигатель только внешне напоминал японский — сыпаться он стал очень даже по-советски.

Руководство завода было вынуждено за полгода заменить все двигатели на серийные поршневые, сократить наполовину штат СКБ РПД и приостановить строительство цехов. Спасение отечественного роторного двигателестроения пришло от спецслужб: их не очень интересовал расход топлива и ресурс двигателя, зато сильно — динамические характеристики. Тут же из двух двигателей ВАЗ-311 был сделан двухсекционный РПД мощностью 120 л.с., который стал устанавливаться на «спецединичку» — ВАЗ-21019. Именно этой модели, получившей неофициальное название «Аркан», мы обязаны бесчисленным количеством баек про милицейские «Запорожцы», догоняющие навороченные «Мерседесы», а многие стражи порядка — орденами и медалями. До 90-х годов внешне непритязательный «Аркан» действительно легко догонял все машины. Оживший на спецзаказах СКБ РПД стал делать двигатели для водного и автоспорта, где машины с роторными двигателями стали настолько часто завоевывать призовые места, что спортивные чиновники были вынуждены запретить применение РПД.

Не имеющий законченного технического образования, под конец жизни Феликс Ванкель достиг мирового признания в области двигателестроения и уплотнительной техники, завоевав массу наград и титулов. Его именем названы улицы и площади немецких городов (Felix-Wankel-Strasse, Felix-Wankel-Ring). Помимо двигателей, Ванкель разработал новую концепцию скоростных судов и самостоятельно построил несколько лодок. Самое интересное, что роторный двигатель, который сделал его миллионером и принес ему всемирную славу, Ванкель не любил, считая его «гадким утенком». Реальные работающие РПД были сделаны по так называемой «концепции KKM», предусматривающей планетарное вращение ротора и требующей введения внешних противовесов. Немалую роль сыграл и тот факт, что эту схему предложил не Ванкель, а инженер NSU Вальтер Фройде. Сам же Ванкель до последних дней считал идеальной схему двигателя «с вращающимися поршнями без неравномерно вращающихся частей» (Drehkolbenmasine — DKM), концептуально гораздо более красивую, но технически сложную, требующую, в частности, установки свечей зажигания на вращающемся роторе. Тем не менее, роторные двигатели во всем мире связывают именно с именем Ванкеля, поскольку все, кто близко знал изобретателя, в один голос утверждают, что без неуемной энергии немецкого инженера мир так и не увидел бы этого удивительного устройства. Феликс Ванкель ушел из жизни в 1988 году.

Любопытна история с Mercedes 350 SL. Ванкель очень хотел иметь роторный Mercedes C-111. Но фирма Mercedes не пошла ему навстречу. Тогда изобретатель взял серийный 350 SL, выкинул оттуда «родной» двигатель и установил ротор от C-111, который был легче прежнего 8-цилиндрового на 60 кг, но развивал существенно большую мощность (320 л.с. при 6500 об./мин). В 1972 году, когда инженерный гений закончил работу над своим очередным чудом, он мог бы сидеть за рулем самого быстрого на тот момент «Мерседеса» SL-класса. Ирония заключалась в том, что водительские права Ванкель до конца жизни так и не получил.