ДВИ́ГАТЕЛЬ

ДВИ́ГАТЕЛЬ, энер­го­си­ло­вая ма­ши­на, пре­об­ра­зую­щая к.-л. вид энер­гии в ме­ха­нич. ра­бо­ту, ко­то­рая ис­поль­зу­ет­ся в ра­бо­чих и энер­ге­тич. ма­ши­нах. Раз­ли­ча­ют Д. пер­вич­ные и вто­рич­ные. К пер­вич­ным от­но­сят­ся Д., не­по­сред­ст­вен­но пре­об­ра­зую­щие энер­гию при­род­ных ре­сур­сов (во­ды, вет­ра, то­п­ли­ва и др.) в ме­ха­нич. энер­гию, напр. дви­га­тель внут­рен­не­го сго­ра­ния (ДВС), гид­рав­ли­че­ская тур­би­на. Наи­боль­шую груп­пу сре­ди пер­вич­ных Д. со­став­ля­ют те­п­ло­вые дви­га­те­ли, ис­поль­зую­щие твёр­дое, жид­кое и га­зо­об­раз­ное то­п­ли­во или ядер­ную энер­гию. Вто­рич­ные Д. (напр., элек­тро­дви­га­тель) по­лу­ча­ют энер­гию от пер­вич­ных Д. или от пре­об­ра­зо­ва­те­лей и на­ко­пи­те­лей энер­гии (сол­неч­ных ба­та­рей, пру­жин­ных ме­ха­низ­мов и др.). Раз­ли­ча­ют Д. ста­цио­нар­ные (ус­та­нов­лен­ные не­под­виж­но) и пе­ре­движ­ные – пе­ре­ме­щаю­щие­ся на транс­порт­ных сред­ст­вах или ра­бо­таю­щие в их при­во­дах. Д. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся эф­фек­тив­ной мощ­но­стью и ко­эф. по­лез­но­го дей­ст­вия.

Пер­вым в ис­то­рии че­ло­ве­че­ст­ва Д. бы­ло во­дя­ное ко­ле­со, при­ме­няв­шее­ся в древ­но­сти для оро­сит. сис­тем в Егип­те, Ки­тае, Ин­дии и др. стра­нах; в сред­ние ве­ка по­лу­чи­ло рас­про­стра­не­ние в Ев­ро­пе как энер­ге­тич. ба­за ма­ну­фак­тур­но­го про­из-ва. В тот же пе­ри­од ши­ро­ко при­ме­ня­лись вет­ря­ные мель­ни­цы (см. Вет­ро­энер­ге­ти­ка). При­мер­но в 13 в. воз­ник­ла идея соз­да­ния веч­но­го дви­га­те­ля, од­на­ко пред­при­ня­тые по­пыт­ки не увен­ча­лись ус­пе­хом.

Раз­ви­тие ма­шин­ной тех­ни­ки с сер. 18 в. по­тре­бо­ва­ло соз­да­ния Д., не за­ви­ся­щих от ме­ст­ных ис­точ­ни­ков энер­гии (во­ды, вет­ра и т. п.). Пер­вым та­ким Д., в ко­то­ром ис­поль­зо­ва­лась те­п­ло­вая энер­гия па­ра, бы­ла порш­не­вая па­ро­ат­мо­сфер­ная ма­ши­на пре­рыв­но­го дей­ст­вия, поя­вив­шая­ся в кон. 17 – нач. 18 вв. (Фран­ция, Анг­лия, Шве­ция), не по­лу­чив­шая рас­про­стра­не­ния. Про­ект уни­вер­саль­но­го па­ро­во­го Д. был пред­ло­жен в 1763 И. И. Пол­зу­но­вым, ко­то­ро­му уда­лось соз­дать Д. не­пре­рыв­но­го дей­ст­вия. В 1784 те­п­ло­вой Д. – па­ро­вую ма­ши­ну по­стро­ил Дж. Уатт. Во 2-й пол. 19 в. поя­ви­лись два но­вых ти­па те­п­ло­вых Д.: па­ро­вая тур­би­на и ДВС. Па­ро­вые тур­би­ны, по­лу­чив­шие рас­про­стра­не­ние в кон. 1880-х гг., от­кры­ли ши­ро­кие воз­мож­но­сти для по­вы­ше­ния мощ­но­сти еди­нич­но­го аг­ре­га­та и ста­ли ос­нов­ны­ми Д. для элек­тро­ге­не­ра­то­ров круп­ных элек­трич. стан­ций (напр., на ТЭС), для при­во­да цен­тро­беж­ных воз­ду­хо­ду­вок, ком­прес­со­ров и на­со­сов. Бы­ли так­же соз­да­ны па­ро­вые дви­га­те­ли для ав­то­мо­би­лей, не по­лу­чив­шие рас­про­стра­не­ния из-за слож­но­сти кон­ст­рук­тив­но­го ис­пол­не­ния.

Пер­вый прак­ти­че­ски при­год­ный ДВС был скон­ст­руи­ро­ван в 1860 Э. Ле­нуа­ром. В 1876 Н. А. От­то соз­дал бо­лее про­стой и ком­пакт­ный ДВС, ко­то­рый имел кпд 0,22. В 1897 Р. Ди­зель, ра­бо­тая над по­вы­ше­ни­ем эф­фек­тив­но­сти Д., пред­ло­жил ДВС с вос­пла­ме­не­ни­ем от сжа­тия (см. Ди­зель). Даль­ней­шее усо­вер­шен­ст­во­ва­ние это­го Д. по­зво­ли­ло при­ме­нить в ка­че­ст­ве де­шё­во­го то­п­ли­ва нефть, а позд­нее разл. неф­те­про­дук­ты. Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли ДВС, имею­щие кпд 0,25–0,45, в ко­то­рых про­цесс сго­ра­ния то­п­ли­ва с вы­де­ле­ни­ем те­п­ло­ты и пре­вра­ще­ни­ем её в ме­ха­нич. ра­бо­ту про­ис­хо­дит не­по­сред­ст­вен­но в ци­лин­д­рах (см. Ав­то­мо­биль­ный дви­га­тель, Су­до­вой дви­га­тель). Та­кие Д. ис­поль­зу­ют­ся так­же на не­боль­ших элек­тро­стан­ци­ях, в ка­че­ст­ве при­во­да ком­прес­со­ров и на­со­сов для по­да­чи га­за, неф­ти, жид­ко­го то­п­ли­ва и др. Па­рал­лель­но с раз­ви­ти­ем те­п­ло­вых Д. со­вер­шен­ст­во­ва­лась кон­ст­рук­ция пер­вич­ных гид­рав­ли­че­ских дви­га­те­лей, при­ме­не­ние ко­то­рых по­зво­ли­ло стро­ить гид­ро­энер­ге­тич. аг­ре­га­ты боль­шой мощ­но­сти.

Важ­ней­шие сдви­ги в раз­ви­тии энер­ге­тич. ба­зы пром. про­из-ва свя­за­ны с изо­бре­те­ни­ем и при­ме­не­ни­ем элек­тро­дви­га­те­лей. В 1834 Б. С. Яко­би по­стро­ил пер­вый элек­трич. Д., при­год­ный для прак­тич. при­ме­не­ния. Од­на­ко ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние по­лу­чил соз­дан­ный в 1889 М. О. До­ли­во-Доб­ро­воль­ским трёх­фаз­ный элек­тро­дви­га­тель, об­ла­даю­щий луч­ши­ми пус­ко­вы­ми и ра­бо­чи­ми ха­рак­те­ри­сти­ка­ми (cм. Асин­хрон­ная элек­три­че­ская ма­ши­на). Элек­тро­дви­га­те­ли, имею­щие ши­ро­кий диа­па­зон мощ­но­стей – от до­лей Вт до де­сят­ков МВт (при кпд 0,8–0,96), по­зво­ли­ли пе­рей­ти к вне­дре­нию элек­тро­при­во­да, став­ше­го с сер. 20 в. од­ним из рас­про­стра­нён­ных ти­пов при­во­да ма­шин. В даль­ней­шем пер­вич­ные Д. (напр., для тур­бо- и гид­ро­ге­не­ра­то­ров) ста­ли ис­поль­зо­вать­ся пре­им. для вы­ра­бот­ки элек­тро­энер­гии (на ТЭС и ГЭС), вто­рич­ные Д. (элек­тро­дви­га­те­ли) – в ка­че­ст­ве ко­неч­ных при­ём­ни­ков элек­трич. то­ка на про­из­водств. пред­при­яти­ях. Элек­трич. Д. по­лу­чи­ли так­же ши­ро­кое при­ме­не­ние в бы­то­вой тех­ни­ке (швей­ные, сти­раль­ные, ку­хон­ные ма­ши­ны, хо­ло­диль­ни­ки, элек­тро­брит­вы и др.). В кон. 20 в. раз­ра­бо­тан но­вый тип бес­кол­лек­тор­но­го (brush­less) элек­тро­дви­га­те­ля, пре­иму­ще­ст­вом ко­то­ро­го яв­ля­ет­ся от­сут­ст­вие осн. ис­точ­ни­ка по­терь – вра­щаю­щих­ся и пе­ре­клю­чаю­щих­ся кон­так­тов, что обес­пе­чи­ва­ет уве­ли­че­ние ре­сур­са ис­поль­зо­ва­ния ме­ха­нич. час­ти Д. Важ­ней­шим на­прав­ле­ни­ем раз­ви­тия энер­ге­тич. тех­ни­ки в кон. 20 в. ста­ло пре­об­ра­зо­ва­ние хи­мич. энер­гии то­п­ли­ва при по­мо­щи то­п­лив­ных эле­мен­тов не­по­сред­ст­вен­но в элек­трич. ток для пи­та­ния дви­га­те­ля.

В 20 в. бы­ли соз­да­ны но­вые ти­пы те­п­ло­вых Д.: га­зо­тур­бин­ный дви­га­тель (ГТД), ре­ак­тив­ный дви­га­тель, ядер­ная энер­ге­ти­че­ская ус­та­нов­ка. ГТД ста­ли ос­но­вой авиац. дви­га­те­ле­строе­ния (см. Авиа­ци­он­ный дви­га­тель), по­лу­чи­ли рас­про­стра­не­ние на ж.-д. транс­пор­те (напр., на га­зо­тур­бо­во­зах), ус­та­нав­ли­ва­ют­ся на ав­то­мо­би­лях, су­дах и др. Ре­ак­тив­ные Д. по­зво­ли­ли реа­ли­зо­вать ог­ром­ные мощ­но­сти в од­ном аг­ре­га­те (напр., дви­га­тель­ная ус­та­нов­ка ра­ке­ты-но­си­те­ля «Про­тон» име­ет мощ­ность бо­лее 45 тыс. МВт). Ис­поль­зо­ва­ние те­п­ло­вой энер­гии ядер­но­го ре­ак­то­ра с па­ро- или га­зо­тур­бин­ной ус­та­нов­кой яви­лось ос­но­вой строи­тель­ст­ва атом­ных элек­тро­стан­ций, раз­ви­тия атом­но­го фло­та.

Для по­вы­ше­ния мощ­но­сти обо­ру­до­ва­ния, обес­пе­че­ния ра­бо­ты в слож­ных ус­ло­ви­ях в энер­ге­тич. ус­та­нов­ки вклю­ча­ют Д. разл. ти­пов (напр., па­ро­вая тур­би­на совм. с ДВС или га­зо­вой тур­би­ной); раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся про­ек­ты ком­би­ни­ров. ра­кет­ных Д., в ко­то­рых объ­е­ди­не­ны ре­ак­тив­ные и жид­ко­ст­но-ра­кет­ные Д. (напр., тур­бо­ра­кет­ные или ра­кет­но-пря­мо­точ­ные). Для рас­ши­ре­ния кос­мич. ис­сле­до­ва­ний тре­бу­ет­ся даль­ней­шее со­вер­шен­ст­во­ва­ние и соз­да­ние но­вых ти­пов ра­кет­ных дви­га­те­лей (ион­ных, плаз­мен­ных, фо­тон­ных и др.). В 21 в. раз­ви­тие транс­порт­но­го дви­га­те­ле­строе­ния свя­за­но с соз­да­ни­ем эко­но­мич­ных ро­тор­ных бес­порш­не­вых и ро­тор­но-порш­не­вых ДВС (см. Ван­ке­ля дви­га­тель), с ра­бо­та­ми по при­ме­не­нию Д. внеш­не­го сго­ра­ния (см. Стир­лин­га дви­га­тель) в ком­би­на­ции с элек­трич. Д. на ав­то­мо­биль­ном транс­пор­те.