Двигатели
Двигатель преобразует энергию в механическую работу, но источники энергии и физические циклы различаются. Поршневой двигатель внутреннего сгорания получает энергию при химическом превращении топлива внутри цилиндра и передаёт давление газов через поршень и коленчатый вал; вращательный электрический двигатель создаёт момент за счёт взаимодействия токов и магнитного поля; турбина передаёт энергию потока вращающемуся ротору.
Поэтому нельзя сравнить все двигатели одной схемой КПД или одним набором деталей: тип устройства, режим, топливо и нагрузка определяют подходящие параметры.
ДВС
Преобразование химической энергии топлива в механическую. Такты: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. КПД 25-40%.
Электродвигатели
Постоянного тока (щёточные, бесщёточные), переменного (асинхронные, синхронные). Высокий КПД (90%+), точное управление.
Турбины
Газовые (авиация, электростанции), паровые (ТЭС, АЭС), гидравлические (ГЭС). Рабочее колесо, лопатки, направляющий аппарат.
Реактивные двигатели
Турбореактивные (самолёты), турбовентиляторные, прямоточные, ракетные. Тяга за счёт истечения газов, уравнение Циолковского.
Паровые машины
Преобразуют энергию пара в механическую работу. Двигатели промышленной революции XVIII-XIX веков. КПД 5-15%.
Газовые турбины
Реактивные и турбовальные двигатели. Применяются в авиации, электростанциях, кораблях. КПД 30-45%.
Ракетные двигатели
ЖРД (жидкостные): керосин+кислород, водород+кислород. РДТТ (твёрдотопливные). Удельный импульс (Isp), тяга, управление вектором.
Электродвигатели (автомобили)
AC (переменный ток, Tesla): высокая мощность, регенеративное торможение. DC (постоянный, Nissan Leaf): проще, дешевле. КПД: 85-95% (vs ДВС 25-30%). Крутящий момент с 0 об/мин. Инвертор преобразует DC батареи → AC. Постоянные магниты (редкоземельные Nd). Охлаждение жидкостное. Tesla Model S: 670 л.с., 0-100 за 2.1 с.