Mazda RX9
Στροβιλοκινητήρες
Η αρχή λειτουργίας των κινητήρων εκτόξευσης αερίων (στροβιλοκινητήρες) στηρίζεται στη συμπύκνωση του εισερχόμενου αέρα, στον οποίο προστίθεται καύσιμο και στην ανάφλεξη αυτού του μίγματος. Τα υπέρθερμα καυσαέρια εκτονώνονται κατά ένα μέρος σε ένα στρόβιλο, ο οποίος κινεί το συμπυκνωτή και άλλους μηχανισμούς, όπως μια γεννήτρια και διάφορες αντλίες και κατά το υπόλοιπο τμήμα εκτονώνονται στην έξοδο οπότε, σύμφωνα με την αρχή διατήρησης της ορμής, ασκείται στον κινητήρα προωθητική δύναμη (Internet). Η λειτουργία των στοβίλων ήταν γνωστή ήδη από το έτος 1884, όταν ο Βρετανός μηχανικός Charles A. Parson (Πάρσον, 1854-1931) κατασκεύασε ένα ατμοστρόβιλο ως κινητήριο μηχανισμό για πλοία και για γεννήτριες παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος.
Σημαντικότερο κίνητρο για την ανάπτυξη των στροβιλοκινητήρων ήταν η αξιοποίησή τους στην αεροπλοΐα. Τα ελικοφόρα αεροπλάνα έφτασαν στα όρια ταχύτητας των 700 km/h, το οποίο όριο μόνο ελάχιστα ήταν δυνατόν να ξεπεραστεί με οριακές βελτιώσεις στους κινητήρες βενζίνης ή κηροζίνης και τη διαμόρφωση των ελίκων. Με το στροβιλοκινητήρα μπορούν να επιτευχθούν αρκετά μεγαλύτερες ταχύτητες και επιπλέον, λόγω της αποκλειστικά κυκλικής κίνησης όλων των μηχανικών μερών του, αυτός ο κινητήρας είναι δυνατόν να ζυγοσταθμιστεί ευκολότερα και αποτελεσματικότερα.
Τον πρώτο στροβιλοκινητήρα με αυτοδύναμη λειτουργία ανέπτυξε το έτος 1903 ο Νορβηγός Aegidius Elling (Έλινγκ, 1861-1949), φυσικά χωρίς οποιονδήποτε συσχετισμό με την αεροπλοΐα, η οποία τότε μόλις άρχιζε να παίζει ρόλο στην τεχνολογία. Ο Γάλλος Georges Marconnet (Μαρκονέ) πρότεινε πρώτος την αξιοποίηση των στροβιλοκινητήρων στην κατασκευή αεριωθούμενων αεροπλάνων και σχεδίασε μία μηχανή, η οποία μάλλον δεν πρέπει να κατασκευάστηκε ποτέ.
Μερικοί άλλοι στροβιλοκινητήρες ήταν υβριδικής συγκρότησης και περιείχαν βοηθητικές, μηχανές. Π.χ. ο κινητήρας του Ρουμάνου Henri Coanda (Κοάντα, 1886-1972) από το έτος 1910 περιελάμβανε ένα βενζινοκινητήρα, ο οποίος κινούσε ανεμιστήρα για την ώθηση του αέρα. Γι’ αυτόν τον κινητήρα υπήρχε επίσης η εκδοχή του του Ιταλού Secondo Campini (Καμπίνι, 1904-1980) και μία ακόμα για τα αεροπλάνα των Γιαπωνέζων καμικάζι στο β' παγκόσμιο πόλεμο.
Το έτος 1920 υπέβαλε ο αξιωματικός της βρετανικής αεροπορίας Frank Whittle (Χουΐτλ, 1907-1996) διάφορες προτάσεις για την κατασκευή ενός στροβιλοκινητήρα για αεροπλάνα, τα οποία θα πετούσαν σε ύψος πάνω από 10.000 μέτρα. Κύριο χαρακτηριστικό της ιδέας του Χουΐτλ ήταν ότι ο ίδιος ο αεριοστρόβιλος του κινητήρα θα παρείχε την ενέργεια για τη λειτουργία του συμπυκνωτή. Οι δοκιμαστικές εργασίες άρχισαν το έτος 1930 και ήδη μετά από δύο χρόνια πήρε ο Χουΐτλ τις σχετικές βεβαιώσεις ευρεσιτεχνίας.
Το έτος 1935 ίδρυσε Rolf Dudley Williams (Γουΐλιαμς) την εταιρία Power Jets Ltd. και τοποθέτησε τον Χουΐτλ επικεφαλής της ομάδας ανάπτυξης του κινητήρα. Το έτος 1937 τέθηκε ο πρώτος κινητήρας σε δοκιμαστική λειτουργία και αμέσως ακολούθησε χρηματοδότηση από το βρετανικό Υπουργείο Πολέμου για την κατασκευή αεριωθούμενου πολεμικού αεροπλάνου με κινητήρες του Χουΐτλ. Η κατασκευή του αεροπλάνου ανατέθηκε στην εταιρία Gloster Aircraft, η οποία το ολοκλήρωσε το έτος 1941 και το ονόμασε E 28/39. Αυτές οι προσπάθειες δεν ευδοκίμησαν όμως σε ικανοποιητικό βαθμό, ώστε το αεροπλάνο να αξιοποιηθεί στο β' παγκόσμιο πόλεμο.
Ανεξάρτητα από τον Χουΐτλ εργαζόταν και ο Γερμανός Hans von Ohain (φον Οχάιν, 1911-1998) πάνω στην κατασκευή ενός στροβιλοκινητήρα. Ο Οχάιν συνεργάστηκε με το βιομήχανο Ernst Heinkel (Χάινκελ) και παρουσίασαν τον πρώτο κινητήρα Heinkel HeS 1 το έτος 1937, ο οποίος είχε ως καύσιμη ύλη αρχικά το υδρογόνο. Ο τρίτος κινητήρας αυτής της σειράς, Heinkel HeS 3, ήταν πλέον ώριμος για χρήση σε αεροπλάνο, το οποίο κατασκευάστηκε το έτος 1939 γι’ αυτή τη μηχανή και πήρε το όνομαHeinkel He 178. Αυτό ήταν και το πρώτο αεριωθούμενο αεροπλάνο που ήταν σε θέση να πραγματοποιήσει εκτεταμένες πτήσεις και το οποίο ο στρατιωτικός μηχανισμός της χιτλερικής δικτατορίας το προόριζε για τον επερχόμενο πόλεμο. Όμως η μαζική παραγωγή στροβιλοκινητήρων άρχισε στη Γερμανία κατά το έτος 1942 με τη μηχανή Jumo 004 που αξιοποιήθηκε στο πολεμικό δικινητήριο αεροπλάνο Messerschmitt Me 262. Μέχρι το τέλος του πολέμου είχαν κατασκευαστεί περίπου 5.000 κινητήρες αυτού του τύπου.
Κινητήρας Wankel
Από τις πρώτες προσπάθειες για την ανάπτυξη μηχανών εσωτερικής καύσης, όπως δείχνουν αιτήσεις για ευρεσιτεχνίες ήδη από το τέλος του 18ου αιώνα, οι μηχανικοί είχαν ως στόχο την κατασκευή μηχανών που παράγουν κινητική ένέργεια με περιστροφή ενός άξονα. Αυτό που δυσκόλευε την επιτυχή κατασκευή, πέρα από τα αρχικά προβλήματα υλικών, ήταν η ελλιπής στεγανότητα. Η εξέλιξη προέκυψε έτσι στην κατεύθυνση των παλινδρομικών μηχανών, στις οποίες λύθηκαν τα προβλήματα στεγανότητας πιο εύκολα, με μειονέκτημα τη χρήση ενός στρόφαλου, ο οποίος μετατρέπει την παλινδρομική σε κυκλική κίνηση.
Η πρώτη μηχανή, κατάλληλη για μικρά οχήματα, που παράγει απ' ευθείας περιστροφική κίνηση είναι ο κινητήρας Wankel που πήρε το όνομα από τον εφευρέτη της Felix Wankel (Βάνκελ, 1902-1988). Οι πρώτες μελέτες του Βάνκελ στον κινητήρα του έγιναν το 1933 και από το 1936 συνεργάστηκε με μηχανολογικές εταιρίες για να αναπτύξει ένα περιστροφικό κινητήρα για μικρά αυτοκίνητα. Οι προσπάθειες διακόπηκαν κατά το β' παγκόσμιο πόλεμο και αμέσως μετά συνεχίστηκαν σε συνεργασία με την αυτοκινητοβιομηχανία NSU. Το έτος 1954 παρουσιάστηκε ο κινητήρας Βάνκελ σε πλήρη λειτουργία.
Αυτός ο κινητήρας αποτελείται από ένα τριγωνικό δισκοειδές έμβολο, το οποίο έχει τη δυνατότητα να κινείται έκκεντρα μέσα σε ένα κέλυφος με ανάλογη γεωμετρία (επιτροχοειδής δίβολος) και σχηματίζει έτσι τρεις χώρους μεταβαλλόμενου μεγέθους. Κινηματικά και δυναμικά ο κινητήρας Βάνκελ είναι πολύ απλός και εξασφαλίζει πλήρη και εύκολη ζυγοστάθμιση των κινουμένων μερών του, άρα παράγει λιγότερους κραδασμούς σε σχέση με τους κινητήρες παλινδρομικών κινήσεων (Internet). Επίσης παρουσιάζει μεγαλύτερη πυκνότητα ισχύος (ισχύς/όγκος) σε σχέση με τους συμβατικούς κινητήρες Otto, καθώς και μικρότερο όγκο και βάρος.
Μειονέκτημα του κινητήρα Βάνκελ παραμένει η στεγανότητα στα σημεία επαφής του εμβόλου με το κέλυφος, πράγμα που οδηγεί αναγκαστικά σε χαμηλούς βαθμούς συμπίεσης. Αρνητικά σημεία είναι επίσης η υψηλότερη κατανάλωση καυσίμου και οι θερμικές καταπονήσεις του εμβόλου και του κελύφους γύρω από τη θέση του σπινθηριστή.