Содержание

Авиационные ДВС. Эволюция : The Russian Engineering.


Начало пути

Авиационное двигателестроение началось в начале прошлого века. И зачинателями моды стали ротативные двигатели. Это звездообразные двигатели воздушного охлаждения. Охлаждению на малых скоростях полёта, типичных для авиации того времени, способствовало вращение цилиндров с картером относительно неподвижно закреплённого на моторной раме коленчатого вала. Почти всю Первую Мировую Войну такие двигатели превосходили по удельной массе двигатели водяного охлаждения, поэтому на большинстве истребителей и разведчиков стояли эти моторы.

У ротативных двигателей были крупные недостатки, главным из которых была практическая невозможность достижения мощности более 100 – 130 л.с. Препятствием служили трудности с увеличением размера и числа цилиндров, увеличением нагрузки от центробежных сил и гироскопического момента на картер при увеличении частоты или компоновке второго ряда цилиндров, большие потери мощности на вращение оребрённых цилиндров.

Ротативные двигатели страдали очень большим расходом масла. Это было связано с тем, что откачать масло из вращающегося картера было невозможно и оно буквально вылетало в трубу.

Проблемы с ротативными двигателями привели к тому, что к концу ПМВ самыми популярными стали двигатели с водяным охлаждением. Которые хоть и не победили ротативных по удельной массе, но по мощности превзошли в несколько раз.

«Жидкий» или «воздушный»?

Как известно, в двигателестроении в период Второй Мировой Войны прижились два типа двигателей. Рядные, чаще всего V-образные, двигатели жидкостного охлаждения и звездообразные двигатели воздушного охлаждения. Каждый из этих типов двигателей имеет свои достоинства и недостатки. Конкуренция между двумя типами двигателей на протяжении всей их истории весьма занимательна.

Так «воздушники» проще конструктивно (нет рубашки охлаждения). Поэтому они дешевле в производстве, проще в обслуживании, надёжнее. Так же из-за воздушного охлаждения живучее. У «жидкостника» температура охлаждающей жидкости ограничена точкой кипения. И потому для отвода еденицы тепла через радиатор требуется больший объём воздуха, чем для отвода еденицы тепла от «воздушника». Ибо температура головок цилиндров «воздушника» раза в два выше, чем температура водорадиатора у «жидкостника».

«Жидкостники» имеют другие достоинства. Малый мидель даёт плюс в аэродинамике; из-за острого носа и потенциальной возможности применения мотор-пушки улучшается компоновка фюзеляжного вооружения. В минус «воздушникам» в 20-е гг. была и неотработка капотировки. Верхом аэродинамики считалось кольцо Таунеда.

При равной литровой мощности, из-за присутствия рубашки охлаждения и охлаждающей жидкости, «жидкостник» будет тяжелее воздушника. И самолёт с «воздушником» будет легче. Для манёвренных самолётов, и в горизонтальной и в вертикальных плоскостях, были оптимальней «воздушники», для скоростных «жидкостники».

Так что каждый из типов двигателей имеет свои достоинства, объясняющие их разнообраное применение. Пока моторы были слабомощные, в истребительной авиации на первое место выходил их вес. Поэтому в 30-е годы моторостроение вступило с большим распространением «воздушников». Тут правда сыграла и простота их производства.

Расцвет «жидкостников»

В начале 30-х годов «жидкостники» сделали резкий скачок. А всему виной было принудительное охлаждение, позволяющее форсировать двигатель. Жидкостное охлаждение позволяло хорошо отводить тепло от двигателя. Двухрядные «воздушники» же столкнулись с проблемами отвода тепла от задней кромки поршней второго ряда. Сначала «жидкостники» обогнали «воздушников» в литровой мощности. А затем в удельной массе!

    Рассмотрим на примерах.
  • Испано-Сюиза 12Ybrs: мощность — 860 л.с., сухой вес — 470кг.
  • Райт «Циклон» R-1820-F3: мощность — 625 л. с., сухой вес — 435 кг.
  • Гном-Рон «Мистраль-Мажор» 14Kdrs: мощность — 850 л.с., сухой вес — 600 кг.

Правда надо учесть, что даётся сухой вес моторов. У жидкостников система охлаждения может прибавлять до 10% веса мотора. И если однорядные звёзды впряглись в гонку с «жидкостниками», то двухрядные звёзды резко просели.

Пока двигатели были слабосильными, а скорости самолётов относительно небольшими, вес мотора играл значительную роль. Так И-16 с «Циклоном» ещё выигрывал в Испании у Bf-109B. Но развязка наступала неизбежно. Во второй половине 30-х моторостроение сделало ещё один шаг и И-16 стало уже проблематично противостоять мессеру с DB-600.

Но не только увеличение мощности сыграло свою роль. Резкий скачок сделала и аэродинамика водорадиаторов. Водорадиаторы мигрировали в туннели. Туннели стали утапливаться в фюзеляж и крылья. Применение этиленгликоля и воды под давлением позволило уменьшить площадь водорадиаторов на 40-50% (и вес охлаждающей жидкости).

Неизбежно в моду вошли истребители с моторами жидкостного охлаждения. Мессершмитт и Спитфайр были первыми. За ними потянулись другие. СССР, Франция, США тут же бросились догонять Германию и Англию. Лишь Италия и Япония остались возиться с «воздушниками». Ибо… так и не сумели создать отечественный мотор жидкостного охлаждения, а с лицензионным производством чужого опоздали.

Но «воздушники» не исчезли. У них оставались определённые преимущества и они нашли свою нишу. Живучесть и надёжность позволила им закрепиться в бомбардировочной и штурмовой авиации. Из-за эксплуатационных преимуществ авианосная авиация США продолжала использовать только «воздушники». До следующего хода надо было подождать несколько лет… К тому же у набравших ход «жидкостников» был скрытый порог – малый литраж. Малый объём цилиндра позволял легче бороться с тепловым режимом и быстрее доводить двигатель. Но за высокие удельные характеристики пришлось заплатить малой мощностью.

Звёзды наносят ответный удар

Но в начале 40-х всё опять переменилось. И имя этим переменам было — мощные двухрядные звёзды.

К этому времени удалось справиться с тепловым режимом двухрядных звёзд. Справлялись с этим по разному. Раздвигали ряды звёзд, что выводило второй ряд из затенения первым, увеличивали мидель двигателя, вводили принудительное охлаждение вентилятором, увеличивали объём маслорадиатора (у «воздушников» бОльшая теплоотдача в масло), увеличивали оребрение цилиндров и оптимальнее подгоняли дефлекторы. Но так или иначе мощные звёзды получились во многих странах на этом рубеже. Решение теплового режима позволило звёздам если не сравняться, так догнать, сократить отставание от «жидкостников» в удельной массе. Хотя «жидкостники» и сохранили преимущество по запасу форсирования.

Но главным преимуществом звёзд была мощность. Что решилось банальным преимуществом в литраже — звёзды были просто объёмнее.

Увеличить литраж двигателя без увеличение миделя позволил бывший «порок» — второй ряд поршней. Так М-105П выигрывал по удельной мощности у М-82А. Но Ла-5 c М-82А, выигрывал y ЛаГГ-3 c М-105П, даже несмотря на убогую аэродинамику!

Малолитражные «жидкостники» с этим смириться не могли и уже давно (заранее) бросились догонять. Самым простым решением было спарить два двигателя на один редуктор. Решение оказалось слишком сложным и потому тупиковым. Ни у кого так и не получилось.

Более продуктивным было собрать несколько блоков цилиндров на один коленвал (Н- и Х-образные двигатели). Но такой многоцилиндровый двигатель тоже получался слишком сложным и ненадёжным. И получился только у англичан! Тот самый Сейбр. За конструктивную сложность пришлось заплатить малым ресурсом. К тому же при таком решении «жидкостник» терял своё преимущество — малый мидель. Так что как только англичане довели свой мощный «воздушник» — Центариус, о Сейбре благополучно забыли.

Но не только одной мощностью брали «воздушники». Удалось улучшить аэродинамику звёзд за счёт исследований по капотам (капоты NACA) и применением длинного носка картера. На фоне таких успехов происходит реинкарнация истребителей с моторами воздушного охлаждение. Ла-5, ФВ-190, Р-47 и проч.

Возвращение «джыдая».

Отыграться «жидкостникам» удалось в самом конце Второй Мировой Войны. За увеличение литража стали бороться другим путём. Увеличили объём имеющихся 12-ти цилиндров путём увеличение площади поршня. В разным странах примерно синхронно появились «большие горшки»: АМ-42, Гриффон, DB-603, Юмо-213.

Но появились эти двигатели поздновато, когда решающие воздушные сражения уже отыграли и шло уже добивание противника. И применение этих двигателей на имеющимся фоне любым из противников никак не меняло баланс сил. Припозднились.

К концу войны вдруг выяснилось, что увеличение мощности моторов приводит не к уменьшению, как раньше, а к увеличению удельной массы моторов. Форсаж не может продолжаться до бесконечности. В конце концов увеличение нагрузок на детали моторов привело к их усилениям, уже не компенсирующимся возрастанием мощности. Маятник качнулся назад…

Раскрутить и поделить…

Одним из простых способов увеличения мощности двигателя при сохранении его объёма, является повышение числа оборотов коленчатого вала. Например: мотор М-11 изначально при Частоте вращения коленчатого вала, 1650 об/мин достигал мощности 110 л.с.; после модернизации, Частота вращения поднялась до 1950 об/мин, а Мощность, до 180 л.с., т.е. Литровая мощность повысилась в 1,5 раза!

Онако, на пути увеличения мощности двигателя за счёт повышения числа оборотов коленчатого вала, встало снижение КПД Винто-Моторной Группы и пришлось применить понижающий редуктор, позволяющий оптимально подбирать характеристики пропеллеров в зависимости от назначения самолётов. Для ДВС с водянным охлаждением применение редуктора привело к смещению оси пропеллера ближе к центру двигателя, что позволило улучшить аэродинамику и разместить пушку в развале цилиндров для V-образных двигателей — как например ВК-105 на Яке.

Другая серьёзная проблема «раскрутки» двигателя — это повышение динамической нагрузки на кривошипно-шатунную группу и газораспределительный механизм, и как следствие — снижение эксплутационного ресурса мотора, что вынуждает применять более прочные материалы и усиливать его конструкцию.

Понагнетаем…

Высотность моторов во Второй Мировой Войне оставалась краеугольным камнем боевого применения самолётов. Различные задачи перед авиацией требуют различных высот применения. В 20-е гг. проблему пытались решить путём создание т.н. «переразмеренных» моторов. В чём их сущность? Обычный маловысотный двигатель рассчитывается на выдачу максимальной мощности у земли. С ростом высоты, в связи с падением плотности воздуха, его мощность будет понижаться. Получается, что на высоте он излишне прочен. Можно сделать двигатель, рассчитанный на выдачу мощности на высоте. А что бы такой мотор не сломался из-за избыточной мощности у земли, подачу топлива на малой высоте ограничим.

В 30-е гг. на смену пришли нагнетатели. Т.н. ПЦН – приводной центробежный нагнетатель, мощность на работу которого отбиралась от двигателя. Нагнетатели позволяли не только поднять высотность двигателя, но и осуществить его форсирование. Как никак за единицу времени в цилиндр попадал больший заряд смеси. Правда без ложки дёгтя ничего не бывает. Экономичность таких моторов, по сравнению с атмосферными, снизилась. Сказались потеря мощности на привод нагнетателя, потери газа на трение в коллекторе двигателя, увеличение температуры смеси из-за сжатие газа в нагнетателе, а отсюда и работа на более богатой смеси для компенсации возросшей температуры.

Но остался вопрос с расчётной высотой для такого двигателя. Чем больше мощности передать от двигателя к ПЦН, тем большую работу нагнетатель выполнит, и тем выше будет расчётная высота двигателя. Но т.к. двигатель рассчитан на определённую степень форсирования, то до расчётной высоты давление наддува будет избыточным. Решается проблема дросселированием ПЦН. А раз передача мощности от двигателя к нагнетателю постоянна, то на высотах меньше расчётной, эта мощность будет пропадать в туне. Т.е. более высотный двигатель на малых высотах будет проигрывать менее высотному, ибо у последнего на привод нагнетателя тратится меньше мощности.

Проблему узкой заточенности под высоты двигателей с ПЦН конечно начали решать. Самым простым средством стало применение многоскоростных ПЦН. Сначала двухскоростных, а затем трёхскоростных.

Шагом вперед стало применение двухступенчатых нагнетателей. В таком нагнетателе две крыльчатки находятся друг за другом. Это решение позволило поднять высотность моторов, одновременно «срезав» провал мощности между двумя скоростями нагнетателя. Но и это решение оказалось не без отрицательных сторон. КПД двухступенчатого ПЦН стало ниже одноступенчатого (сказались потери мощности на привод второй ступени, нагрев газа из-за большого сжатия в нагнетателе). Что в основном выражалось в повышенном расходе топлива.

Другим направлением разработок являлись турбокомпрессоры. Главным отличием ТК от ПЦН является привод не от двигателя, а использование «дармовой» энергии выхлопных газов. Выхлоп по трубам попадает в турбину, сообщая ей свою энергию, а уже турбина осуществляет привод нагнетателя. Плюсов – куча. Прыгает вверх экономичность такой установки, повышается высотность мотора, исчезают «изломы» мощности по высоте двигателей с ПЦН. Но и минусов оказалось не мало, что обусловило доводку ТК до серии только в одной стране – США.

Необходимым условием удовлетворительного функционирования ТК являлись жаропрочные сплавы и высокооборотные подшипники. Но и это не всё. Серийные образцы имели одну особенность: от двигателя до ТК шла длинная жаропрочная труба, где газы охлаждались, а далее сам ТК оказывался немалых размеров. Данный факт выливался в большую массу и габариты установки. Что бомбардировщикам было сносно, но истребителям резко уже не оптимально. И если истребителя с ТК выигрывали у своих оппонентов с ПЦН на больших высотах, то на средних и малых высотах проигрывали из-за явного перетяжеления конструкции. Практика показала, что для высотного истребителя двухступенчатый ПЦН всё таки лучше. Стоит упомянуть ещё одну особенность ТК. В процессе эксплуатации оказалось, что на малых оборотах давления газов не хватает для штатного функционирования ТК. И двигатели часто глохнут. Выходом стало применение связки ПЦН-ТК, т.н. комбинированный наддув. Низковысотный ПЦН сообщал так нехватаемый наддув на низких оборотах.

Напоследок в этой теме стоит упомянуть о промежуточном охлаждении смеси за ПЦН. У высотных двигателей работа, осуществляемая нагнетателем над газом, настолько велика, что смесь весьма сильно нагревается. И по закону термодинамики расширяется, приводя к уменьшению заряда, попадаемого в цилиндры. Выходом стало применение промежуточного радиатора, охлаждающего смесь перед попаданием в двигатель. Но этот шаг приводит к увеличению аэродинамического сопротивления. Что выгодно только для высотных двигателей.

А как же дизели?

Во ВМВ дизели не завоевали особой славы. Но перед войной разработки широко велись во многих странах. Дизели фирм Паккард, Юнкерс, Клерже, Бристоль тому пример. Почему же тратилось столько труда? Перед карбюраторными моторами дизель имеет ряд преимуществ. Благодаря высокому КПД, дизель очень экономичен. Благодаря впрыску, дизель сохраняет номинальную мощность на более бедной смеси. И потому меньше теряет мощность с высотой. А бОльший крутящий момент позволяет лучше переносить изменение нагрузки и дольше сохранять неизменные обороты или угол атаки лопастей пропеллера.

Но имеется у дизелей один недостаток. Большая степень сжатия вынуждает делать более прочный, но потому и более тяжёлый мотор. Проигрыш перед карбюраторными в удельных параметрах становится уж больно большой. Но это ещё пол беды. Избыток в весе авиадизеля перекрывается экономией топлива через 2-3 часа полёта. Главная беда заключалась в увеличенных сроках доводки мотора в связи с большой сложностью конструкции. На момент доводки дизеля, он был уже никому не нужен из-за своих слабых удельных параметров и малой мощности.

Потому и получились серийные дизели, нашедшие применение на самолётах, только в двух странах. В Германии и СССР. Немцы пошли по пути доводки ресурса и получили надёжные, но маломощные авиадизели Юмо. Мы сделали ставку на высокие удельные параметры и мощность. Получив по циферкам неплохие, но ненадёжные дизели Чаромского и Яковлева. После войны наработки по авиадизелям нашли применение в танкостроении и на флоте.

Однако, дизелезация авиации всё-таки значительно повлияла на развитие авиационных ДВС. Это выразилось в применении впрыска топлива и повышении степени сжатия в камере сгорания с 5 до 7-9 единиц.

Впрыскнем разок, впрыскнем другой…

В инжекторной системе впрыск топлива в воздушный поток осуществляется специальными форсунками (инжектор — форсунка), расположенными либо на месте карбюратора (во впускном коллекторе) — «моновпрыск», либо недалеко от впускного клапана каждого цилиндра (как правило, конструктивно во впускном коллекторе) — «распределённый впрыск» (он же многоточечный «коллекторный»), либо в головке цилиндров, и впрыск происходит в камеру сгорания — «прямой впрыск».

К форсункам топливо подаётся под давлением, а количество впрыснутого топлива при этом определяется механическими устройствами управления. В наиболее общем случае идея управления таким впрыском заключается в дозировании количества топлива специальным клапаном. Клапан же, в свою очередь, управляется через систему рычагов воздушным потоком, воздействующим на легкую «тарелочку», стоящую на пути потока. В настоящее время впрыски с механическим управлением практически вытеснены впрысками с управлением электронным.

Основные достоинства инжекторных двигателей по сравнению с карбюраторными: уменьшенный расход топлива, улучшенная динамика разгона, уменьшение выбросов вредных веществ, стабильность работы. Первый мотор со впрыском был изготовлен в России в 1916 году Микулиным и Стечкиным. Это был первый авиационный двигатель, перешагнувший 300-сильный рубеж..

Впервые массово была применена во вторую мировую войну в основном на истребителях воюющих стран, как удобная альтернатива карбюраторной системе, т. к. инжекционной системе впрыска в силу конструкции безразлично рабочее положение( вверх ногами или как обычно). Карбюраторные системы для работы под углом к горизонту необходимо дополнять множеством устройств, либо применять специально спроектированные карбюраторы. Однако судьба систем была разной. Японская система на истребителях «Зеро» требовала промывки после каждого полета, и поэтому не пользовалась популярностью в войсках. Русская же система впервые была применена на двигателе АШ-82 (для истребителей Ла-5). Мотор со впрыском — АШ-82ФН оказался настолько удачным, что выпускалcя еще долгие десятилетия, использовался на вертолете Ми-4 и до сих пор используется на самолетах Ил-14.

Форсаж? Форсаж. Форсаж!

Работа авиационного мотора проходит большую часть жизни далеко не на максимальных режимах. Режимов много и они предназначены для разных задач. Когда нужна максимальная дальность, когда максимальная мощность на взлёте.

Главным режимом является номинальный. Все остальные режимы двигателя отсчитываются от номинального в процентах. Режимы меньше номинального называются крейсерскими, а больше номинального, форсажными. На форсажных режимах ресурс двигателя уменьшается, а на крейсерских увеличивается. На форсажных режимах применяется богатый состав смеси что бы отодвинуть границу детонации при увеличившемся наддуве и облегчить тепловой режим двигателя. На крейсерских режимах применяется бедный состав смеси, что бы увеличить экономичность двигателя.

Рассмотрим режимы работы двигателя.
  • На номинальном режиме двигатель должен работать около 40-50% общего срока службы периодами непрерывной работы не больше часа.
  • Взлётный режим применяется естественно при взлёте. Взлётная мощность достигается увеличением наддува и оборотов. Мощность двигателя на этом режиме составляет 110-120% от номинальной, а иногда и больше. На взлётном режиме двигатель должен работать не более 5% общего срока службы периодами непрерывной работы не более 5 мин. Ограничение вызвано недостаточным охлаждением двигателя на малой скорости.
  • Боевой режим применяется естественно в бою. И, как и взлётный, достигается увеличением наддува и оборотов. Мощность на таком режиме примерно равна взлётной мощности. На этом режиме двигатель должен работать не более 15-25% общего срока службы периодами непрерывной работы не более 10-15 мин.
  • Чрезвычайный режим применяется, естественно, в чрезвычайных ситуациях. Когда требуется от кого-то убежать или кого-то догнать. Мощность на этом режиме достигает 130-160% от номинальной мощности. И в основном достигается увеличением наддува. Тепловые и механические нагрузки на двигатель при таком режиме настолько велики, что его применение ограничивается рядом условий, а само применение ведёт к уменьшению ресурса. На этом режиме двигатель должен работать не более 3% общего срока службы периодами непрерывной работы не более 1-5 мин.

Сами форсажные режимы получили наибольшее распространении в период Второй Мировой Войны и в основном на истребителях. Гонка за мощностью привела к применению высокооктанового топлива (позволяющего отодвинуть границу детонации) и форсажных жидкостей.

Одну группу форсажных жидкостей составляют вода и водоспиртовые смеси. Эти жидкости обеспечивают интенсивное охлаждение горючей смеси. Плюсом является увеличение заряда, попадающего в цилиндры двигателя, сдвигом границы детонации и охлаждение самого двигателя. Эта группа применяется для форсирования на малых высотах.

Вторую группу составляет закись азота. Плюсом закиси азота является принос в цилиндры двигателя «халявного» кислорода, которого так нахватает на больших высотах. Естественно закись азота применяется для форсирования на больших высотах. Минусами всех этих жидкостей является их вес и снижение ресурса двигателя.

После Второй Мировой войны…

Мощнейшую конкуренцию после войны двигателям внутреннего сгорания составили Турбо-Реактивные Двигатели. Проигрыш по удельным параметрам и КПД Винто-Моторной Группы на трансзвуке был непоправим. Двигатели внутреннего сгорания сохранились только для задач, связанных с дальностью. Ибо по КПД, а следовательно экономичности, выигрывали у ТРД почти в два раза.

В это время происходит развитие мощных многорядных воздушного и многоблочных жидкостного охлаждение моторов. Эволюция термодинамических процессов и нагрузки у этого типа моторов привела к тому, что «жидкостники» и «воздушники» сравнялись практически по своим параметрам. Так же эти моторы отличала т.н. «комбинированная схема», когда энергия выхлопных газов тратится ещё и на вращение турбины, мощность которой передаётся на вал мотора.

Но в 50-е с развитием Турбо-Винтовых Двигателей и Турбо-Реактивных Двигателей нового поколения и барьер экономичности тоже рухнул. Двигатели внутреннего сгорания ждала только лёгкая (и сверхлёгкая) авиация, где большим тепловым режимом в связи с малыми мощностями и не пахло. И «жидкостники» окончательно вымерли. Звёзды же остались в основном в спортивной авиации, в основной массе потеснённые рядными и оппозитными двигателями воздушного охлаждения. Правда в последнее время в сверхлёгкую авиацию стали возвращаться дизеля, но уже «автомобильного» происхождения.

Современные четырёхтактники достигли своего «физического» эволюционного предела и давно уже конструктивно не развиваются. Эволюция «чистых» ДВС завершилась. Наступает Эра комбинированных силовых установок, совмещающих преимущества ДВС и других двигателей, что обещает значительное повышение КПД.

Послесловие

Трагическое противостояние развитых технических цивилизаций во Второй Мировой войне послужило «катализатором» бурного развития военной техники и прежде всего авиации, которая в свою очередь крайне нуждалась в мощных, компактных и надёжных двигателях, создаваемых «на грани» существующих в то время технологий. Ресурс высокофорсированных двигателей был зачастую весьма ограничен и рассчитан всего на несколько вылетов, что впрочем в условиях «мировой бойни» вполне устраивало военных.

Другим путём пошло развитие автомобильного двигателестроения, где важнее всего были низкая стоимость массового производства и эксплуатации, ресурс и ремонтопригодность, дешёвые и доступные сорта топлива и масел. Тем не менее, хоть и с отставанием в 50 лет, но автомобильное двигателестроение, с точностью повторило путь развития авиационных ДВС и в конце концов упёрлость в тот-же эволюционный тупик….

Не верите?! Давайте тогда перечислим последние «достижения» автомобильного двигателестроения:

  • Многоступенчатые турбонагнетатели с промежуточным охлаждением воздуха.
  • т.н. «комбинированная схема», когда энергия выхлопных газов тратится ещё и на вращение турбины, мощность которой передаётся на вал мотора (турбокомпауд).
  • Степень сжатия доведённая до 9 единиц и применение 100 октановых бензинов
  • Повышение числа оборотов коленчатого вала — «раскрутка» двигателя — с 2-х до 5-7 тыс. об/мин
  • Инжекторная система подачи топлива, устанавливаемая на современных бензиновых двигателях взамен устаревшей карбюраторной системы. Также современные системы электронного впрыска способны адаптировать программу работы под конкретный экземпляр мотора, под стиль вождения водителя, и т.п.
  • Многоблочные двигатели — несколько блоков цилиндров на один коленвал (Н- и W-образные двигатели).
  • Применение форсажных жидкостей — в частности Мочевины, впрыскиваемой в камеру сгорания дизеля грузовиков с целью снижения токсичности выхлопных газов.

Шумные пиар-акции автопроизводителей, по поводу очередного «шедевра» высоких технологий, вызывают саркастическую усмешку — вот уж во-истину: «Всё новое, это хорошо забытое старое!» Приходиться лишь сожалеть, что весьма ограниченные ресурсы планеты и труд сотен тысяч инженеров тратяться на то, что-бы заново «открыть» то, что давно уже всем известно и массово применяется в других отраслях машиностроения!


Внимание!!! — Предлагаем вам обсудить и дополнить данную статью. — Внимание!!!

Ссылки:

  • Об аторе статьи
  • Air Pages
    Эволюция четырёхтактных ДВС. Александр Ильин

Боевые самолеты. О сердцах пламенных

Мы в этой рубрике очень много говорили о самолетах. Разбираем, перебираем, обсуждаем. Были на рассмотрении пушки и пулеметы. Наверное, тот случай, когда просто пора поговорить о моторах. Тех самых, что вместо сердца, но очень такие пламенные в прямом смысле этого слова.


Понятно, что говорить придется дважды, а то и больше, потому что двигатели были разные. Поршневые, ракетные и турбореактивные, жидкостного и воздушного охлаждения и так далее.

Сегодня речь пойдет о поршневых двигателях воздушного охлаждения. Сделаем такой своеобразный рейтинг, раз уж так все любят это дело.

К воздушникам у меня лично весьма уважительное и трепетное отношение. И вообще, это рабочие той войны. И лучшие самолеты Второй мировой летали именно на двигателях воздушного охлаждения. Ладно, почти все. В семействе моторов жидкостного охлаждения тоже были очень достойные модели, но мы о них поговорим в следующий раз.

А сейчас у нас моторы воздушного охлаждения, которые двигали в небе самолеты Второй мировой войны.

Pratt & Whitney R-1690 «Hornet». США


Этот двигатель на родине в США был выпущен числом менее 3 000. Тем не менее, это один из моторов, которые сыграли весьма значительную роль в истории мировой авиации. Ведь именно «Хорнет» стал прародителем немецкого мотора BMW.132 и всех последующих воздушников этой фирмы, японского «Кинсей», итальянского Fiat A.59R.

Общее количество вариаций «Хорнета», изготовленных в других странах приближалось к цифре 100 тысяч.

Характеристики мотора Pratt & Whitney R-1690 S1E-G

Количество цилиндров: 9.
Мощность: 740 л.с. на 2250 об/мин на высоте 2900 м.
Удельная мощность: 21,26 кВт/л.
Клапаны: по 1 впускному и выпускному на цилиндр, привод OHV.
Компрессор: 1-скоростной центробежный 12.0:1.
Топливная система: карбюратор.
Вес: 460 кг.

Mitsubishi Kinsei. Япония


В 1934 году концерн «Мицубиси» купил право на лицензионный выпуск американского радиального двигателя Pratt & Whitney R-1690 Hornet. А потом японцы сотворили с этим 9-цилиндровым двигателем много чего: добавили второй ряд цилиндров, правда, уменьшив количество цилиндров в ряду с 9 до 7. И в итоге получилась 14-цилиндровая двухрядная звезда, на которой Япония провоевала всю войну. Не очень успешно, правда, но тем не менее.

Большую помощь японцам оказали немцы из BMW, которые тоже купили этот двигатель у американцев и выпускали его под маркой BMW 132.

Первой версией был двигатель Kinsei 3, который не сильно отличался от исходного «Pratt and Whitney» R-1689 «Hornet». Мощность двигателя 840 л. с.

За время с 1935 по 1945 годы двигатель прошел через множество модификаций и в итоге последней стала Kinsei 62, двигатель с непосредственным впрыском, центробежным компрессором с двумя скоростями, с системой форсажа, аналогичной немецкой MW 50. Максимальная мощность 1500 л. с.

Всего было выпущено 12 228 двигателей всех модификаций.

Двигатели «Кинсей» устанавливали на многие японские истребители. Список моделей впечатляет. Самолеты фирм Aichi, Kawanishi, Kyushu, Mitsubishi, Nakajima, Nakajima/Mahshu, Showa/Nakajima, Yokosuka воевали во время Второй мировой войны именно на моторах «Кинсей».

Характеристики двигателя Kinsei 43

Объём: 32,3 л.
Мощность: 1075 л.с. при 2500 об/мин на 2000 м.
Количество цилиндров: 14.
Клапаны: по 2 на цилиндр, привод OHV.
Сухой вес: 545 кг.

Fiat A.74. Италия


Вообще, об этом двигателе можно было бы много не писать, потому что это лицензионный Pratt & Whitney R-1535 Twin Wasp Junior, на который Fiat приобрел лицензию.

Однако налицо тот случай, когда копия оказалась в чем-то даже лучше оригинала. Итальянцы, которых ну никак нельзя упрекнуть в богатстве, сделали невозможное: упростили технологически двигатель настолько, что его себестоимость упала вдвое. И – невероятно, но факт, – не пострадали ТТХ.

Семейство А.74 выпускалось большими партиями. Этот двигатель ставился на истребители фирм Fiat, Macci, IMAM.

Самое его замечательное свойство – все упрощения двигателя пошли ему на пользу. А.74 заводился на откровенно низкокачественном топливе, не боялся ни жары, ни мороза, прекрасно чувствовал себя в пыли ливийской пустыни, его было очень просто ремонтировать и обслуживать.

Причем А.74 стал базовой моделью для последующих двигателей, А.76, А.80 и А.82. Начавшись с 14-цилиндрового двигателя мощностью 870 л.с., закончилась серия моторов 18-цилиндровым агрегатом мощностью 1400 л.с.

Всего было изготовлено 9 316 моторов А.74.

Характеристики Fiat A.74

Объём: 31,25 л.
Мощность: 960 л.с. при 2520 об/мин на высоте 3000 м.
Количество цилиндров: 14.
Сухой вес: 590 кг.

Gnome-Rhône 14N. Франция


Наверное, самый удачный французский воздушник. Использовался в основном на бомбардировщиках фирм «Блох», «Фарман» и «Амиот», а также на польских PZL. 43 «Карась». Не брезговали мотором и немцы, чудо-транспорт «Мессершмитт» Ме.323 таскали шесть именно таких двигателей.

Очень рациональный двигатель, с продвинутой клапанной системой.

Всего было выпущено почти 10 000 двигателей всех модификаций.

Объем: 38,67 л.
Количество цилиндров: 14.
Клапаны: 4 клапана на цилиндр (2 впуск, 2 выпуск).
Мощность: 1 060 л.с. при 2400 оборотах в минуту на 3 900 м.
Сухой вес: 620 кг.

BMW 801. Германия


Тоже интродукция на тему мотора «Хорнет» от «Pratt and Whitney», но немцы хоть раньше начали работу над мотором, то и продвинулись намного дальше.

Двигатель немцы сделали 14-цилиндровым, звездообразным, двухрядным. Японцы не сразу смогли во впрыск, а вот у инженеров BMW проблем не было. Так что двигатель имел номинальную мощность 1460 л.с. и взлетную 1 700 л.с.

Если сравнивать с американскими и советскими (!) аналогичными моторами, двигатель от BMW был СЛАБЕЕ!

Объяснение простое: в распоряжении немцев не было достаточного количества нефти, точнее, 100% нефти было импортной. Потому двигатель был рассчитан на низкооктановый (по авиационным меркам) бензин с числом 95. Низкооктановое топливо также вынудило разработчиков играть с наддувом, что тоже сказалось на мощности.

В остальном же двигатель был весьма хорош.

Мотор и винт управлялись автоматом, обеспечивавшим управление винтомоторной группой одним-единственным рычагом. В зависимости от положения сектора газа автомат подбирал давление наддува, подачу топлива, опережение зажигания, переключение скоростей нагнетателя и шаг винта.

Этот автомат компенсировал во многом в бою недостаток мощности, предоставляя летчику больше возможностей для реагирования в условиях боя.

Моторами BMW 801 оснащалось много моделей самолетов фирм Blohm & Voss, Dornier, Heinkel, Junkers, и, конечно же, Focke-Wulf.

Самыми известными самолетами, которые носил баварский мотор, стали Focke-Wulf FW.190 и Junkers Ju.88. В принципе, двух этих боевых машин достаточно, чтобы дать понимание того, насколько хорош был двигатель, изготовленный в количестве более 50 000 экземпляров.

Характеристики мотора BMW 801D

Число цилиндров: 14.
Объем, л: 41,8.
Мощность: 1800 л.с. при 2700 об/мин.
Клапаны: 2 на цилиндр.
Вес, кг: 1012.

Bristol «Hercules». Великобритания


Из утенка-неудачника «Персея» получился реальный «Геркулес». Зверь из зверей, способный таскать как истребители, так и бомбардировщики. Да, «Кентавр» был еще круче, но он пошел в серию только в 1944 году. А до этого времени главным британским воздушником был «Геркулес».

«Бофайтер», «Ланкастер», «Стирлинг», «Уэлсли», «Веллингтон», «Галифакс» — это имена в основном бомбардировщиков. Тем не менее, именно устойчивая и надежная работа «Геркулесов» обеспечила британским ВВС возможность работать по территории Германии, нарушая работу многочисленных заводов.

Всего было выпущено 57 000 экземпляров.

Характеристики Bristol «Hercules»

Объём: 38,7 л.
Мощность: 1272 л.с. при 2200 об/мин.
Количество цилиндров: 14.
Сухой вес: 875 кг.

Швецов АШ-82 (М-82). СССР


Удвоение звезд мотора М-62 с уменьшением количества цилиндров в звезде с 9 до 7 – стандартный на то время ход. Это делали немцы, это делали японцы, это сделал Швецов. Тем более что М-62, ушедший от папы «Циклона» американской фирмы «Райт», был вполне себе нормальным мотором.

Соответственно, М-82 ничем не должен был быть хуже. А он и не был.

Получился очень надежный и неприхотливый двигатель, единственным минусом которого была хорошая охлаждаемость. Соответственно, кабину М-82 грел от души. Любую.

Естественно, что в историю АШ-82 вошел как мотор оружия Победы, то есть, истребителей Лавочкина Ла-5 и Ла-7. Но, кроме прославленных истребителей АШ-82, вполне исправно таскал Пе-8, Су-2 и Ту-2, что свидетельствует об универсальности мотора. Самое интересное, что после войны АШ-82 продолжил поднимать в небо все подряд. Истребители Ла-9, Ла-11 и Як-11 быстро уступили место реактивным машинам, а вот пассажирские Ил-12 и Ил-14 (особенно) очень долго возили пассажиров на гражданских рейсах.

Ну а то что двигатель стал еще и вертолетным, на машинах КБ Миля Ми-1 и Ми-4, говорит… Да что там говорить, это был отличный двигатель! 70 000 единиц – это не шутка, это признание его качества и возможностей.

А в истории советского моторостроения стал первым двигателем с непосредственным впрыском топлива в версии АШ-82ФН.

Характеристики АШ-82

Объём: 41,2 л.
Мощность: 1700 л. с. при 2600 об./мин. на взлётном режиме.
Степень сжатия: 7,0.
Количество цилиндров: 14.
Вес: 868 кг.

Pratt & Whitney R-2800 Double Wasp. США


Это шедевр. Не меньший, чем АШ-82, советский мотор я ставлю выше хотя бы потому, что в СССР 30-х годов не было и десятой части тех возможностей, которыми могли пользоваться американские инженеры.

Но Double Wasp – это все-таки шедевр инженерной мысли. Основной двигатель военно-воздушных сил союзников во Второй мировой войне.

Список самолетов, оснащенных этим двигателем. – это список победителей. Republic P-47 «Thunderbolt», Chance Vought F4U «Corsair», Grumman F6F «Hellcat», Grumman F8F «Bearcat». Это истребители. Бомбардировщики Martin B-26 «Marauder» и Douglas A-26 «Invader».

После войны Double Wasp так же, как АШ-82, не сошел со сцены и исправно носил на себе пассажирские самолеты. «Дуглас», «Конвэйр», «Мартин» — все «дружили» и Double Wasp.

Последние двигатели были выпущены в 1960 году. А всего было изготовлено чуть меньше 125 000 экземпляров.

Объём: 45,9 л.
Мощность: 2000 л. с. при 2700 об/мин на высоте 4350 м.
Количество цилиндров: 18.
Сухой вес: 1068 кг.

Резюме. Законодателями мод и направлений в разработке авиационных двигателей воздушного охлаждения и лидерами однозначно были американцы. Остальные копировали, догоняли, но перегнать, увы, не удалось никому. Хотя АШ-82 и BMW.801 можно считать очень хорошими попытками.

Мне сложно додумать, какие моторы могли бы выпускать в Советском Союзе, будь у нас хотя бы 20% от американских технологий и теоретической базы конструкторов, при наличии таких специалистов, как Микулин и Швецов. Но, увы, вышло так, как нам известно.

С другой стороны, у кого-то может быть иное мнение, так что вот куча моторов, каждый может расставить их в таком порядке, в каком посчитает нужным.

ДВС для самолетов

На годы Второй мировой войны и первое послевоенное время пришлась лебединая песня поршневых двигателей в авиации. Технологии производства силовых установок такого типа были развиты и прекрасно отлажены, а индустрия турбореактивных и турбовинтовых двигателей только начиналась, ее продукты страдали детскими болезнями. Казалось, у поршневых ДВС есть еще порох в пороховницах и шанс вывести в небо новое поколение «большой авиации». Но этого не случилось…

Олег Макаров

Bristol Brabazon

Так назывался экспериментальный британский пассажирский лайнер с трансконтинентальными возможностями. Расшифруем. Bristol – это город в Англии, а также одна из старейших и давно поглощенных авиастроительных компаний страны. Brabazon – фамилия подполковника, английского лорда и пионера британской авиации. В военные годы лорд Джон Брабазон возглавлял Министерство транспорта, но потом был вынужден подать в отставку после того, как выразил надежду на взаимное уничтожение СССР и Германии в ходе Сталинградской битвы. Это был скандал. Тем не менее в 1943 году подполковник возглавил правительственную комиссию, в задачу которой входило определение послевоенного будущего британского авиапрома.

Комиссией было установлено несколько типов самолетов, в которых Британия будет нуждаться после окончания боев в Европе. Среди них был так называемый Type 1 – вместительный пассажирский самолет, способный совершать трансатлантические полеты. Накануне и во время войны компания Bristol пыталась разрабатывать сверхтяжелый дальний бомбардировщик, но проект оказался невостребованным: в войне с Гитлером вполне хватало американских бомберов и местных «Ланкастеров». Однако предложенный комиссией Брабазона Type 1 вдохновил конструкторов и менеджмент Bristol. Заявка была подана и Bristol получила правительственный заказ на строительство двух прототипов.

В основу нового пассажирского лайнера были положены разработки по несостоявшемуся бомбардировщику. В результате у конструктора Лесли Фрайса получился один из самых больших пассажирских самолетов в мире, и самый большой из когда-либо произведенных в Британии. Достаточно сказать, что размахом крыльев он превосходил Boeing 747, который появится только через пару десятилетий, а диаметром фюзеляжа – самый современный A350 XWB (напомним, что XWB – это extra wide body, «сверхширокий фюзеляж»). Самолет оснастили восьмеркой поршневых двигателей Bristol Centaurus (2650 л.с. каждый) – ранее такие устанавливались на истребители Hawker Tempest и Hawker Sea Fury. Лайнер обеспечивал дальность 8900 км при скорости 400 км/ч.

Первый полет первого и единственного образца был совершен 4 сентября 1949 года, в следующем году он уже красовался на авиасалоне в Фарнборо. Тем не менее Bristol Brabazon, названный в честь лорда-покровителя, оказался ошибкой и тупиком. И дело не только в поршневых двигателях в эпоху, когда на крыло уже становилась реактивная и турбовинтовая пассажирская авиация, но и в чисто маркетинговом просчете. При огромных размерах самолет должен был брать на борт около 100 человек, которым предлагались просто царские условия: огромное пространство на каждого пассажира, плюс бар, кинотеатр, лаунж. В общем, подсчитали и прослезились: в экономику авиаперевозок послевоенного времени такой шик никак не вписывался. Проект закрыли, самолет утилизировали наряду со вторым, недостроенным опытным образцом. Кстати, его проектировали уже под турбовинтовые силовые установки.

Lockheed Сonstellation

Одной из причин неудач британского авиапрома, приведшей к его почти полному исчезновению, были успехи американских конкурентов (мы об этом рассказывали в нашей статье «Жертвы конкуренции и катастроф: куда подевались британские лайнеры»). Даже в «поршневом» сегменте американцам удалось сработать успешнее. В 1939 г. авиакомпания TWA, крупным акционером которой являлся легендарный Говард Хьюз, предложила фирме Lockheed разработать самолет вместимостью 40 пассажиров и дальностью свыше 5600 км, что достаточно для перелета через Атлантику. Конструкторы Келли Джонсон и Рон Хиббард превысили заданный показатель. Самолет Lockheed Constellation (т.е. «Созвездие»), отправившийся в первый полет в январе 1943 года имел дальность 7300 км и мог развивать скорость до 550 км/ч (сравним с 400 км/ч неудачливого «Брабазана»).

Во время войны было выпущено 22 машины в военно-транспортном варианте С-69С, а уже в 1945 г. началась коммерческая эксплуатация гражданского самолета в авиакомпаниях, прежде всего TWA и Pan American. В разных модификациях «Созвездие» мог принимать на борт до 109 пассажиров. Машину оснастили четырьмя поршневым звездообразными турбированными 18-цилиндровыми двигателями Wright R-3350 Turbo Compound (мощность порядка 2500 л. с. ). Несмотря на то, что на больших дистанциях Constellation быстро вытеснили самолеты с газотурбинными двигателями, эти рабочие лошадки с причудливо выгнутыми фюзеляжами и тремя килями еще долго работали у военных и на местных линиях на разных континентах вплоть до 1990-х годов. Стоит упомянуть, что и другие производители – Boeing и Douglas — имели в своем ассортименте машины близкого класса. Например, отличавшийся высочайшим уровнем комфорта также поршневой Boeing 377, который являлся по сути глубокой модификацией знаменитой «суперкрепости» — тяжелого бомбардировщика B-29.

Tу-85

Были у B-29 и другие, не вполне официальные, потомки. Как известно, советский бомбардировщик Ту-4 – это нелицензионный клон американской «суперкрепости», созданный методом обратной разработки (реверс-инжиниринга). Времена менялись, у США появилось ядерное оружие, а Советский союз вот-вот собирался им обзавестись. Чтобы не остаться беззащитными и получить возможность при необходимости ответить Америке, понадобился бомбардировщик с большей дальностью и большей боевой нагрузкой. Кроме того, и американский авиапром не стоял на месте, произведя глубокую модернизацию B-29 под именем B-50.

ОКБ Туполева пошло в том же направлении, начав в ответ работы над модификацией Ту-4, которая получила название Ту-80. Потом в США появился  межконтинентальный стратегический бомбардировщик B-36 и задача для советских авиаконструкторов стала еще сложнее. Следующей ступенью стал Ту-85 – бомбардировщик с практической дальностью 12000 км при бомбовой нагрузке 5 т. На высоте 10 000 м он мог развивать скорость 638 км/ч. Первый полет опытного экземпляра Ту-85 состоялся в январе 1951 года. Самолет оснастили четырьмя турбокомпаундными (то есть дополнительно использующими энергию турбин) поршневым двигателем со звездчатым расположением блоков цилиндров (четыре цилиндра – 6 лучей). Охлаждение силовых установок – жидкостное с дополнительным воздушным. Существовала и конкурирующая силовая установка на воздушном охлаждении — АШ-2ТК – но она так и не была доведена до нужной кондиции. В том же 1951 году проект Ту-85 был закрыт.

Опыт боев в Корее показал, что поршневому бомбардировщику не хватает скорости для борьбы с реактивными истребителями. Поэтому туполевцы перешли к проектированию турбовинтового бомбардировщика Ту-95, поздние модификации которого находятся в рядах российских ВКС до сих пор. В его создании, разумеется, были учтены наработки по Ту-80 и ТУ-85, что позволяет некоторым злым языкам на Западе называть нашего «Медведя» модификацией B-29 Superfortress.

Convair B-36

Convair B-36 Peacemaker («Миротворец») – шестимоторный бомбардировщик, в котором Советский Союз видел угрозу и на который ответил, разработав Ту-85, изначально не проектировался как оружие холодной войны. Потребность в тяжелом дальнем бомбардировщике стала ощущаться у американцев в начале 1941 года, когда все еще сохранялась возможность падения Англии. В этом случае США (при условии вступления в войну, а дело было до Пирл-Харбора) лишились бы аэродромов Великобритании, и бомбы для Гитлера пришлось бы возить через океан, желательно побыстрее, без дозаправок и вне досягаемости немецких зениток. Несколько позже обсуждалась возможность бомбить Японию с аэродромов на Гавайях.

Поначалу военные запросили нечто фантастическое – рабочий потолок 14 000м, максимальная скорость 720 км/ч и дальность 19 000 км. Им объяснили, что существующие технологии пока не позволяют соответствовать этим запросам. Тогда требования снились: потолок 12000 м, дальность 16000 км, максимальная скорость 700 км/ч. Самолет впервые поднялся в воздух уже после окончания войны – в 1946 г., а в 1948 году был принят на вооружение.

Характерными чертами B-36 стали огромный размах крыла (70,1 м), что является абсолютным рекордом для боевых самолетов, и комбинация из шести поршневых моторов с толкающими винтами. Такая схема была выбрана, очевидно, из-за желания улучшить аэродинамику крыла, чтобы не нарушать его обтекание вихрями от пропеллеров. Однако обратной стороной решения стали перегрев и даже воспламенение двигателей. В модификации B-36D была сделана попытка значительно усилить тяговооруженность самолета добавлением к шести поршневым моторам (Pratt & Whitney R-4360-53 Wasp Major, 3800 л. с.) четырех турбореактивных (General Electric J47). Получалось всего 10 двигателей, что тоже можно считать рекордом. Усиление дало возможность сократить разбег на взлете, а также увеличить максимальную скорость на больших высотах, отдалив ее от скорости сваливания.

Со временем реактивные двигатели были добавлены к уже находившимся в строю B-36 других модификаций. Конечно, к моменту принятия на вооружение огромный бомбардировщик на поршневых двигателях морально устарел. Однако до вступления в строй в 1955 году восьмимоторного реактивного B-52, B-36 оставался единственным в распоряжении стратегического воздушного командования Америки самолетом, способным дотащить тяжелые водородные бомбы первого поколения с территории США на советскую территорию.

Convair XC-99

А имя этого самолета совсем не на слуху, хотя он является «родным братом» B-36, и разрабатывался параллельно. У него то же крыло и те же шесть поршневых двигателей с толкающими винтами. «Транспортник», способный поднять на борт 45 тонн или 400 солдат с полной выкладкой, совершил первый полет в 1947 году, а в 1949 году был принят на вооружение, но… в единственном экземпляре. Налетав 7400 часов, в 1957 г.  XC-99 оставил службу. Обсуждалась даже идея создания на базе машины дальнемагистрального пассажирского самолета, но реальных заказов на такой лайнер от авиакомпаний так и не поступило.

Перечень неординарных проектов эпохи уходящей поршневой авиации можно продолжить, вспомнив, например, не пошедший в серию бомбардировщик XB-35, в котором были заложены конструктивные основы самолетов типа «летающее крыло», или многократно описанный «Еловый Гусь» — деревянный транспортный монстр от Говарда Хьюза, который, как в известном анекдоте, летал «но низэнько». Эти и другие подобные истории дают нам интересные примеры движения инженерной мысли в той ситуации, когда нужно создать что-то новое, оставаясь в русле устоявшихся технологий.

Война моторов.

История становления боевой авиации. (часть I)

Главная » Книги по истории авиации » Война моторов. История становления боевой авиации. (часть I)

в Избранноев Избранномиз Избранного 6

Борьба за господство в воздухе — это прежде всего ВОЙНА МОТОРОВ. Опыт Второй Мировой показал, что именно превосходство в скорости является решающим фактором в воздушном бою, а отставание СССР в моторостроении стало главной «ахиллесовой пятой» наших ВВС в Великой Отечественной войне. Вся история авиации есть ожесточенная БИТВА ЗА СКОРОСТЬ, а значит — за мощность авиадвигателей, по праву считающихся вершиной технологии и доказательством научно-технической состоятельности государства.

К сожалению, до сих пор нет доступного и системного изложения истории отечественного авиа­ци­онного моторостроения. В силу этого попробую для начала сформировать ретроспектив­ную компи­ля­цию по методу «с миру по нитке …» в продолжение http://alternathistory.com/nikolai-brilling-ob-organizatsii-motorostroeniya-daesh-sovetskii-motor и http://alternathistory.com/serdtse-plamennyi-motor. Рассчитываю на понимание и посильную помощь.

Содержание:

Двигатель М-2

Итак, начало 20-х годов XX века. Молодой стране Советов досталось скромное наследство в области авиационной техники, но особенно плохо обстояло дело с авиационными двигателями. В двадцатые годы эксплуатировался ротативный двигатель, в котором вращался блок цилиндров, а вместе с ним и воздушный винт, двигатель воздушного охлаждения М-2 мощностью 120 л.с. Строился он по образцу 9-цилиндрового французского двигателя «Рон». Затем осваивался 12-цилиндровый двигатель водяного охлаждения М-5 мощностью 420 л. с. — копия американского «Либерти» и, наконец, V-образный двигатель М-6 мощностью 300 л.с. по образцу французского «Испано-Сюиза». Устанавливались они на самолетах марки «Авро», «Ньюпор», «Фоккер», «Хавеланд», а также на некоторых других, составлявших материальную основу наших ВВС, и имели очень небольшой ресурс работы. Однако это обращение к иностранным образцам позволило готовить собственных специалистов и организовать планомерную разработку отечественных авиационных моторов.

М-2-120 — копия двигателя Le Rhone 9Jb с алюминиевыми поршнями, мощность 120 л.с.

Пришло время, когда стало необходимым создание специализированных научно-исследо­ватель­ских и опытно-конструкторских организаций. Рабочие группы профессора Н. Р. Брилинга явились теми небольшими ячейками, с которых началась организация отечественного моторостроения. В 1918 г., одновременно с созданием Н. Е. Жуковским ЦАГИ, Н. Р. Брилинг создал НАМИ (Научно-автомоторный институт) и конструкторское бюро при нем преимущественно из выпускников МВТУ. Будущие главные конструкторы В. Я. Климов, А. А. Микулин, А. Д. Швецов, А. Д. Чаромский, В. А. Добрынин, Е. В. Урмин начинали работать под его руководством. Кроме того, сам будучи профес­сором МВТУ, он читал лекции по двигателям внутреннего сгорания. Позднее было разработано несколько проектов двигателей. Тем не менее, поскольку техническая база в стране оставалась слабой, авиационные двигатели в больших количествах закупались за границей.

Огромную роль в организации, становлении и создании отечественного моторостроения сыграл заместитель Народного комиссара тяжелой промышленности, который до 1931 г. являлся и начальником Военно-воздушных сил, Петр Ионович Баранов, Он всегда поддерживал опытные работы, направленные на развитие авиации, и отлично понимал, какую роль сыграет в совер­шенствовании моторостроения собственный научно-исследовательский центр, которым стал Центральный институт авиационного моторостроения (ЦИАМ). Этот институт объединил научные и отчасти конструкторские силы, работавшие в этой области. В него вошли винтомоторный отдел ЦАГИ, руководимый Б. С. Стечкиным, а также авиационный отдел Автомоторного института с конструкторами А. А. Микулиным, В. Я. Климовым, В. А. Добрыниным и другими.

Мотор М-17 (BMW-VI)

Основным авиадвигателем этого времени (1931–1934) в советской авиации стал немецкий лицен­зионный 12-цилиндровый V-образный мотор М-17 (BMW-VI) мощностью 680 л.с., произ­во­див­шийся в Рыбинске на заводе № 26.

  

Этот завод — старейший в российском авиапроме. Он был основан по указу Николая II во время Первой мировой войны (в 1916 г.) в тылу как один из пяти автомобильных заводов (филиал петер­бургского завода «Русский Рено»). А в 1924 г. завод, к тому времени закрытый из-за кризиса, был взят на баланс передачей из автопрома в авиапром и получил обозначение как ГАЗ (Госу­дар­ственный авиационный завод) № 6 (с 1928 г. — № 26).

В 1927 г. в СССР в связи с военной угрозой после разрыва дипотношений с Англией стали концен­трировать оборонную промышленность под единым государственным управлением. Ситуация с производством военного снаряжения в то время была катастрофическая. Так, мощность авиа­ци­он­ных заводов в 1927 г. составляла только 15 % французского авиапрома. В техническом плане отставание было еще больше: ни мощных моторов, ни современных разработок самолетов не было. Появился и мобилизационный план (С-30) на случай войны и на его основе сформированы задания на строительство и оснащение современным импортным оборудованием оборонных заводов. Эти задания и вошли в план Первой пятилетки. Было выделено 56 действующих заводов военно-промышленного комплекса и им присвоены порядковые номера. Заводы стали «номерные», как тогда говорили, в документах же они именовались «кадровыми». Символично, что номер «первый» получил именно авиационный завод (им. Авиахима у метро «Динамо»).

В 1928 г. оборонные заводы были объединены в шесть трестов (типа сегодняшних холдингов), работающих на хозрасчете, т. е. заводы работали уже достаточно экономически эффективно. Координация была возложена на Главное управление военной промышленности (ГУВП) ВСНХ (Высший Совет народного хозяйства). В авиатресте в это время было 11 авиационных заводов. Но тресты просуществовали недолго — в 1932 г. «кадровые» заводы передаются в Нарком­тяжпром, в котором организуется авиационный главк (главное управление), объединяющий 17 заводов.

В 1935 году подвели первые итоги: основные моторные заводы (№ 24 в Москве — 15 тыс. моторов/год; № 19 в Перми — 6 тыс. моторов/год; № 26 в Рыбинске — 10 тыс. моторов/год; № 29 в Запо­рожье — 5 тыс. моторов/год; № 16 в Воронеже — 16 тыс. маломощных моторов М-11 /год; новый завод в Казани № 27 — 6 тыс. моторов/год) модернизированы и построены. В СССР появилась современная авиамоторная промышленность, планировалось к 1939 г. нарастить суммар­ную мощность авиамоторных заводов до 57 тыс. штук в год.

В 1936 г. в связи с расширением объема производства из Наркомтяжпрома выделяют Наркомат оборонной промышленности, а в 1939 г. по той же причине из него Наркомат авиационной промышленности, ставший самым крупным подразделением оборонной промышленности. В него входило 86 заводов, 9 НИИ и КБ, 5 стройтрестов, 7 институтов и 15 техникумов. По объему выпускаемого валового продукта, численности работающих и объему капитального строительства Наркомат авиационной промышленности составлял 30 % всей оборонной промышленности.

Еще в 1927 г., пользуясь только что (1926 г.) подписанным договором с Германией, в Мюнхен на стажировку выезжает группа специалистов завода, а в октябре того же года подписывается договор об оказании технической помощи заводу со стороны Баварских моторных заводов (БМВ), включая покупку лицензии на производство мотора BMW-VI, или, по советской классификации, М-17. Этот мотор производился с небольшими модификациями десять лет — с 1928 по 1938 г. Первые два года мотор собирался в Рыбинске из немецких комплектов деталей, а с 1930 г. — полностью отече­ст­вен­ного производства. Всего было выпущено 8 тыс. моторов. Этот мотор стоял тогда на всех основных типах советских самолетов: поликарповском биплане Р-5, морском ближнем разведчике Григо­ро­вича МБР-2, туполевских бомбардировщиках ТБ-1 и ТБ-3.

Вообще в начале 1930-х гг. старую инженерную школу МВТУ в авиации потеснили более энергич­ные и имевшие связи наверху военные — выпускники ВВИА им. Жуковского. Нельзя сказать, что это дало положительные результаты — фундаментальная подготовка этих двух инже­нер­ных школ сильно отличалась не в пользу военных, а амбиции у последних были большие. Собственно же авиационная инженерная школа только начала создаваться — в 1928 г. от МВТУ отпочковалось ВАМУ (Высшее Аэро-Механическое училище, позже, с 1929 г., ставшее Московским авиационным институтом).

Во многом именно это определило дальнейшее отставание нашего моторо­строения, активная молодежь успешно отодвигала грамотных и опытных специалистов, вначале в моторостроении, а позднее и в самолето­строении.

Модификации мотора М-17. М-34, АМ-35 и АМ-38

А. А. Микулин разрабатывает в ЦИАМе вначале проект модификации мотора М-17, а именно М-34 (АМ-34). Оставив неизменной поршневую группу, Микулин сосредоточился на изменении силовой схемы корпуса. В тени Микулина работает его бывший коллега по конструкторскому бюро в НАМИ В. А. Добрынин, на плечи которого ляжет основная работа по доводке М-34 в Рыбинске. Став в 1936 г. во главе КБ завода № 24, Микулин с коллегами к 1941 г. разрабатывают самый мощный мотор того времени АМ-35 (1350 л.с.), оказавшийся, однако, неудачным (тяжелым) приме­нительно к истре­би­телю. Позже на его основе был создан АМ-38 для штурмовика Ил-2.

Добрынин из-за разногласий с Микулиным уходит из его КБ и в 1939 г. фактически становится главным конструктором КБ-2 при МАИ, в котором начинается разработка мощного (2500 л.с.) 24-цилиндрового мотора водяного охлаждения Х-образной схемы М-250 (по 6 цилиндров в четырех рядах). Эта незаконченная разработка, имевшая драматическую судьбу в связи со вскоре начавшейся войной, сыграет-таки свою роль в истории советского авиамоторостроения. В ее ходе создавалась новая конструкторская школа. А в негласном споре конструкторских школ бывших коллег Микулина и Добрынина в конечном счете победит Добрынин.

Самолетостроение очень быстро развивается (нарастает инновационная волна), и ему нужны все более мощные и надежные двигатели, которых в стране нет. Время является критическим фактором в предвоенной гонке: в том, что война неизбежна (или с Англией, или с Польшей, или с Японией), никто не сомневается. В СССР — состояние враждебного окружения капиталистических государств. Используя мировой экономический кризис и связанную с этим благоприятную конъюнктуру (кроме СССР, заказчиков нет), правительство принимает решение о закупке лицензий и целых заводов за рубежом. В качестве партнеров выбираются уже известные нам французские компании «Гном-Рон» и «Испано-Сюиза» и американская «Райт».

Двигатели М-85, М-100 и М-25

Еще до решения о закупке лицензий разворачиваются строительные работы по расширению и возведению заводов с нулевого цикла для серийного производства современных авиамоторов в Запорожье («Гном-Рон»), Рыбинске («Испано-Сюиза») и Перми (вначале планировалось произ­вод­ство мотора М-22, т. е. лицензионного мотора воздушного охлаждения фирмы «Гном-Рон», а затем было принято решение о договоре с «Кертис-Райт».

Во Францию выезжает В. Я. Климов, а в США — будущий директор Пермского завода, крупный организатор Авиапрома И. И. Побережский и технический директор А. Д. Швецов для принятия решения о закупке лицензий и технологий. Выбраны три самых современных двигателя: 14-цилиндровая двухрядная звезда воздушного охлаждения «Мистраль-Мажор» мощностью 725 л.с. («Гном-Рон»), классический 12-цилиндровый V-образный двигатель жидкостного охлаждения HS-12Y («Испано-Сюиза») и 9-цилиндровая однорядная звезда воздушного охлаждения «Циклон» («Кертис-Райт») мощностью 635 л.с. Соответственно конструкторское сопровождение произ­водства этих двигателей, получивших традиционную маркировку «М», и их дальнейшую модификацию на новых заводах осуществляют Назаров А. С. (Запорожье, завод № 29), Климов В. Я. (Рыбинск, завод № 26) и Швецов А. Д. (Пермь, завод № 19). Соответственно советские аналоги лицензионных моторов получают индексы М-85, М-100, М-25. Так сформировались основные моторные школы в СССР.

 

M-25 — авиационный двигатель, выпускавшийся в СССР в 1930-е и 40-е годы по лицензии на американский двигатель Wright «Cyclone» R-1820

Советская копия двигателя Gnome-Rhone «Mistral Major» 14Kdrs соответствовала оригиналу по мощности и расходу топлива, но отличалась большим расходом масла и имела меньший срок межремонтного ресурса.

 

Поршневой авиационный двигатель M-100 (Hispano-Suiza 12YBbrs)


Список источников:

  • Валерий Августинович. Битва за скорость. Великая война моторов.
  • В. Р. Котельников. Поршневые моторы А.А.Микулина. Отечественные авиационные поршневые моторы.
  • Л. Берне, В. Перов. Александр Микулин: человек-легенда.
  • Л. Берне. Создатель трёх ОКБ.

Двигатель авиационный — Авиапедия

Двигатель авиационный — тепловой двигатель для приведения в движение летательных аппаратов (самолётов, вертолётов, дирижаблей и пр. ). С момента зарождения авиации и до конца Второй мировой войны единственным практически используемым Д.а. был поршневой двигатель внутреннего сгорания (поршневой двигатель), образующий с воздушным винтом (движителем) винтомоторную установку самолёта. В процессе развития авиационной техники Д. а. непрерывно совершенствовались в направлениях повышения мощности, снимаемой с единицы рабочего объема цилиндров (литровая мощность), абсолютной мощности, развиваемой двигателем на земле, высотности, уменьшения удельной массы (отношение массы конструкции к мощности) и улучшения экономичности [уд. расход топлива в кг/(кВт-ч)].
До 1917 Россия не имела собственно авиадвигателестроения. На нескольких заводах собирались и ремонтировались поршневые двигатели иностранных конструкций. С первых же послереволюционных лет в стране начали создаваться группы и коллективы, в которых разрабатывались различные типы поршневых двигателей. Коренной перелом в развитии двигателестроения наступил в конце 20?х — начале 30?х гг. В 1930 создан Центральный институт авиационного моторостроения (ЦИАМ), в котором объединились кадры конструкторов и исследователей, начавших активную работу по созданию и отработке прогрессивных конструкций поршневого двигателя. Уже в начале тридцатых годов насчитывалось несколько заводов, оснащённых первоклассным оборудованием и выпускавших двигатели различных типов, в том числе лицензионные. Созданные при заводах КБ совершенствовали выпускаемые двигатели и разрабатывали новые оригинальные конструкции. Многие КБ возглавили конструкторы, переведённые из ЦИАМ, который уже с 1935 начал заниматься только научными исследованиями. Вскоре СССР по техническому уровню авиадвигателестроения вышел в ряд передовых стран мира. Свидетельством этому явились многочисленные рекорды дальности, грузоподъёмности, скорости и высоты, установленные советскими лётчиками в предвоенные годы.
В СССР и за рубежом выпускались поршневые двигатели жидкостного и воздушного охлаждения. Первые характеризуются расположением цилиндров в ряд вдоль оси двигателя. С увеличением мощности число рядов увеличивалось: появились V-образные, X-образные и даже Ж-образные двигатели с числом рядов 2, 4 и 6. Каждый ряд содержал по 4—6 цилиндров, расположенных раздельно или объединённых в блоки с общей рубашкой, в которой циркулировала охлаждающая жидкость. Двигатели таких схем разрабатывались в КБ В. Я. Климова, А. А. Микулина, В. А. Добрынина, в то время как в КБ А. Д. Швецова выпускались двигатели воздушного охлаждения, в которых цилиндры располагались радиально по 5—9 в одной плоскости (звезда). Цилиндры снабжались рёбрами и дефлекторами для интенсификации охлаждения встречным потоком воздуха или специальным вентилятором. Наиболее мощные двигатели воздушного охлаждения имели 2 и даже 4 ряда радиально расположенных цилиндров.
Для увеличения мощности и высотности двигателей в 30—40?х гг. применялись системы наддува при помощи приводных: центробежных нагнетателей с регулируемой степенью наддува по высоте. Улучшение показателей поршневых двигателей достигалось также использованием энергии выпускных газов для привода турбокомпрессоров, служивших ступенью системы наддува. На скоростных самолётах для утилизации энергии выпускных газов с успехом применялись реактивные выпускные патрубки, создававшие дополнительную тягу. Значительное повышение показателей поршневых двигателей было получено в результате улучшения рабочего процесса в цилиндрах, оптимизации фазораспределения, зажигания, формы камеры сгорания, перехода от карбюраторных схем смесеобразования к непосредственному впрыску. Были разработаны системы так называем гильзового распределения, позволившие устранить впускные и выпускные клапаны.
К середине 40?х гг. поршневые двигатели достигли очень высокого уровня совершенства. Один из таких поршневых двигателей — двигатель ВД-4К конструкции Добрынина, созданный вскоре после войны, — имел мощную систему наддува и турбины, преобразующие энергию выпускных газов в полезную работу, передаваемую на вал двигателя, Повышение эффективности и мощности двигателей в сочетании с прогрессом в области аэродинамики и авиации в целом позволили заметно увеличить высотность и скорость летательных аппаратов. Самолёты-истребители периода Второй мировой войны достигали высот более 10 км и скоростей полёта 700—750 км/ч.
Однако требование дальнейшего увеличения высотности и скорости уже не могло быть удовлетворено винтомоторной группой с поршневыми двигателями. Ограничение возможностей поршневых двигателей обусловливалось необходимостью значительного увеличения мощности двигателя для компенсации возраставшего лобового сопротивления и падения коэффициент полезного действия винта при приближении скорости полёта к скорости звука.
Существенный рост скорости и высоты полёта стал возможным в связи с появлением силовых установок на базе газотурбинных воздушно-реактивных двигателей (ВРД) и жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Двигатели обоих типов начали применяться в авиации в конце Второй мировой войны, однако в дальнейшем ЖРД сохранились лишь в ракетостроении, в то время как в авиационной технике во всё возрастающем объёме стали использовать ВРД, которые вытеснили поршневые двигатели сначала в военной, а потом и в гражданской авиации на летательных аппаратах большинства типов. В 80?х гг. поршневые двигатели применялись лишь на легкомоторных спортивных и учебных самолётах и на лёгких вертолётах.
Причина перехода от поршневых двигателей к ВРД лежит в особенностях скоростных характеристик этих двигателей. Радикальное отличие скоростных характеристик ВРД от характеристик винтомоторной группы с поршневыми двигателями заключается в том, что у поршневых двигателей мощность на валу и, следовательно, тяговая мощность винта PV мало зависят от скорости полёта, поэтому с увеличением скорости V тяга P соответственно уменьшается. В ВРД в первом приближении не мощность PV, а тяга Р не зависит от скорости в широком диапазоне её изменения . Иными словами, мощность ВРД с ростом скорости полёта растёт, и именно это открыло пути радикального увеличения скорости полёта самолётов. Применение ВРД позволило сначала освоить околозвуковой скорости полёта, а затем достичь скоростей, в 2—3 раза превышающих скорость звука.
В 80?х гг. в эксплуатации в мире находились несколько типов газотурбинных двигателей, каждый из которых по схеме и параметрам оптимизирован для условий эксплуатации самолётов заданного назначения. Так, магистральным пассажирским самолётам с дозвуковой крейсерской скоростью наиболее соответствует турбореактивный двухконтурный двигатель (ТРДД) с большой степенью двухконтурности, а на самолетах местных воздушных линий и на вертолётах широко применяются турбовинтовые двигатели и турбовальные двигатели. Для самолётов со сверхзвуковой крейсерской скоростью полёта целесообразен двигатель с малой степенью двухконтурности или даже одноконтурный турбореактивный двигатель (ТРД). Для самолётов с широким диапазоном условий крейсерского полёта (истребители, бомбардировщики) целесообразен одно- или двухконтурный двигатель с форсажной камерой сгорания (ТРДФ, ТРДДФ), используемой для разгона и полёта на сверхзвуковой скорости.
Отечественные газотурбинные двигатели, разработанные под руководством А. М. Люльки, Климова, Микулина, Добрынина, А. Г. Ивченко, С. П. Изотова, Н. Д. Кузнецова, В. А. Лотарева, П. А. Соловьёва, С. К. Таманского, О. Н. Фаворского и др., обеспечили высокий уровень летно-технических характеристик и эффективности летательным аппаратам советской военной и гражданской авиации.
Газотурбинные двигатели во все возрастающей степени используются не только для получения прямой и обратной тяги, но также и для создания подъёмной силы или увеличения подъёмной силы несущих поверхностей летательного аппарата — крыльев. Так, например, расположение двигателей самолета Ан-72 над крылом в передней его части позволяет, используя эффект Коандэ, отклонять реактивную струю вниз вслед за опусканием закрылков, что создаёт вертикальную составляющую тяги, направленную вверх (см. Коандэ закрылок). Взаимодействие струи с поверхностью крыла также способствует увеличению коэффициент его подъемной силы (см. Энергетическая механизация крыла). В некоторых случаях целесообразно отбирать от двигателя часть воздуха и выпускать его через специальные щели в задней кромке крыла, что также приводит к увеличению коэффициент подъёмной силы (эффект суперциркуляции).
Созданы двигатели с поворотными соплами (подъёмно-маршевые двигатели), позволяющие осуществлять вертикальный взлет и посадку. Существуют двигатели, спроектированные специально для работы в вертикальном положения и действующие только в процессе вертикального или укороченного взлёта и посадки, (подъёмные двигатели). Они имеют малые удельный вес и высоту, что позволяет размешать их в фюзеляже самолёта без увеличения его миделя. Существуют и другие методы использования двигателя для осуществления вертикального взлёта самолётов, которые позволяют сочетать в летательном аппарате положительные свойства самолётов и вертолётов (см., например, Преобразуемый аппарат).
Для скоростей, соответствующих Маха числу полёта М{{?}} > 3—3,5, рассматриваются комбинированные схемы двигателей, сочетающие в себе газотурбинную часть, используемую для взлёта и полёта на малых скоростях, и прямоточную, работающую на максимальных скоростях полёта (турбопрямоточные двигатели).
Дальнейшее усовершенствование авиационных газотурбинных двигателей происходит в направлении повышения параметров термодинамического цикла — температуры газов перед турбиной, степени повышения давления, повышения коэффициента полезного действия основных узлов при одновременном увеличении их аэродинамической нагруженности. Это позволяет уменьшить число ступеней компрессора и турбины и соответственно снизить трудоёмкость производства авиационных двигателей. Большой прогресс достигнут в увеличении надёжности и ресурса авиационных двигателей. Эти характеристики, важные с позиций безопасности полетов и экономики эксплуатации, непрерывно улучшаются. Совершенствуется также эксплуатационные и ремонтная технологичность двигателей.

Метки:Динамика, Летательные аппараты

Глава первая Закат славы поршневого авиационного двигателя. Воздушно-реактивные двигатели

Глава первая

Закат славы поршневого авиационного двигателя

Ноябрь 1935 года. Известный советский летчик Владимир Коккинаки поднимает свою стальную птицу на высоту 14 575 ж, установив этим новый мировой рекорд высоты. Безотказно работает двигатель его самолета на огромной высоте, в крайне разреженном воздухе, в условиях, в которых не пришлось еще побывать ни одному другому двигателю в мире.

Июнь 1937 года. Весь мир, затаив дыхание, следит за небывалым полетом краснозвездного самолета Валерия Чкалова через Северный полюс из Советского Союза в Америку (рис. 1). 63 часа летит самолет над неисследованными просторами ледяных полей Арктики, сквозь туман и снег, сквозь штормы и непогоду. И все это время неутомимо, как часы, работает двигатель самолета, радуя экипаж своим мощным, ровным гулом.

— Замечательный мотор! — говорит Чкалов после посадки.

Тысячи километров без посадки пролетели советские самолеты в известных дальних перелетах Чкалова, Громова, Коккинаки, Гризодубовой и других советских летчиков. Эти победы советской авиации были бы невозможны без совершенных, мощных и экономичных авиационных двигателей, созданных отечественной авиационной промышленностью.

В годы Великой Отечественной войны советская авиация покрыла себя неувядаемой славой в борьбе за свободу и независимость нашей Родины. Десятки тысяч самолетов Военно-воздушных сил нашей страны громили тогда в воздухе фашистских стервятников. На этих самолетах были установлены поршневые авиационные двигатели различных типов, построенные на советских авиационных заводах.

Неудивительно, что поршневой авиационный двигатель стяжал себе большую славу и обеспечил авиации столько замечательных побед. В результате полувекового развития этот двигатель стал высокосовершенной машиной.

Рис. 1. Маршруты дальних перелетов В. П. Чкалова

Представьте себе, что вы находитесь на зеленом ковре Тушинского аэродрома в один из традиционных дней авиации еще в предвоенный период.

Вот над вашей головой стремительно пронесся истребитель, наполнив воздух густым, могучим ревом. Мгновение — и высоко в небе вы видите только серебристую точку, которая вскоре сливается с общим голубым фоном. Там, в бездонной глубине неба, в четком строю проплывают какие-то большие самолеты. Это летят воздушные «линкоры» — тяжелые бомбардировщики. Даже большая высота не скрывает огромных размеров этих многотонных машин.

Что же это за могучая сила, которая поднимает в воздух на многокилометровую высоту воздушные корабли весом в несколько десятков тонн и делает кажущуюся такой неповоротливой на земле машину похожей на стремительную птицу, молнией пересекающую голубой купол небосвода?

Эта сила создается воздушным винтом. Он вращается с огромной скоростью, совершая каждую минуту более тысячи оборотов: его лопасти сливаются в один сверкающий диск (рис. 2).

Рис. 2. Лопасти вращающихся винтов сливаются в сплошные диски (советский тяжелый бомбардировщик в период Великой Отечественной войны в полете)

Каким же образом воздушный винт создает движущую силу, или тягу, как ее называют? Почему он способен служить «движителем», т. е. устройством, создающим движущую силу?

Мы не можем видеть того, как создается тяга винтом, ибо окружающий нас воздух прозрачен. Однако, если захотим, мы можем почувствовать это. Станьте позади работающего винта — на вас тотчас обрушится стремительный поток воздуха, сильнее любого урагана. Но сделайте два шага в сторону, и вы выйдете из сферы действия воздушного потока — «ураган» исчезнет. Этот «ураган» создается винтом. Оказывается, винт — это мощный вентилятор. Он засасывает спереди окружающий неподвижный воздух и с огромной скоростью отбрасывает его назад.

Если бы мы могли сделать воздух видимым, например, окрашенным в зеленый цвет, причем не просто окрашенным, а так, что по мере ускорения движения воздуха окраска его становилась бы все темнее, то мы увидели бы необыкновенно красивое зрелище.

Вот в светлозеленом океане начал вращаться воздушный винт. Взволновался океан перед винтом, и со всех сторон — спереди, сбоку, сверху, снизу — стали притекать к прозрачному диску вращающегося винта воздушные струйки, образуя огромную зеленую воронкообразную чашу. Чем ближе к винту, тем уже и темнее эта чаша. Вот струйки прошли через едва различимую преграду — диск вращающегося винта; за ним огромная воздушная воронка стала темнозеленой. Воздушный поток — «ураган» — стал видимым. Винт оказался работающим внутри образованной им в воздушном океане своеобразной «аэродинамической трубы», заполненной быстро движущимся воздухом (рис. 3).

Рис. 3. Такую невидимую воздушную струю образует воздушный винт

Вот, оказывается, в чем заключается действие винта — он неустанно отбрасывает назад воздух так же, как мы с вами могли бы бросить камень или мяч.

Но ведь «бросить» —это значит толкнуть. Чем тяжелее камень и чем большую скорость он приобретает при толчке, тем большей должна быть сила толчка. Винт отбрасывает каждую секунду сотни и тысячи килограммов воздуха со скоростью в десятки метров в секунду, поэтому он действует на воздух с огромной силой в сотни и тысячи килограммов.

Но в природе всегда и неразрывно связаны между собой действие и противодействие — силы, равные по величине друг другу, но противоположно направленные. Так и гласит один из основных законов механики, установленный создателем этой науки — Ньютоном (третий закон Ньютона): действие равно противодействию.

Следуя этому закону, воздух сопротивляется действию винта, оказывает ему противодействие. Если винт толкает воздух, то воздух с такой же силой толкает винт.

Вот это противодействие воздуха, т. е. та сила, с которой отбрасываемый воздух действует на винт, и есть движущая сила винта, его тяга. Значит, тяга винта — это сила реакции отбрасываемого им воздуха (по латыни «реакция» и есть противодействие). Мы здесь встречаемся, следовательно, с движущим устройством, использующим принцип реактивной отдачи.

Так как вращающийся воздушный винт непрерывно отбрасывает с большой скоростью огромную массу воздуха, то легко видеть, что для вращения его нужно затрачивать большую работу. «Ураган», бушующий за винтом, обходится недешево.

Для приведения во вращение воздушного винта и устанавливается на самолете авиационный поршневой двигатель. Вместе они образуют силовую установку, без которой самолет не может совершать полет. Двигатель развивает необходимую для совершения полета мощность, а воздушный винт использует эту мощность для создания силы тяги, движущей самолет.

Понятно, какое огромное значение имеет для самолета совершенство установленного на нем двигателя. Не зря говорят, что двигатель — это сердце самолета. Чем надежнее, мощнее, легче и меньше по размерам двигатель, чем меньше топлива он расходует, тем быстрее, выше и дальше может летать самолет.

Наши ученые, конструкторы, инженеры и рабочие авиационной промышленности настойчиво развивали и совершенствовали авиационные двигатели, обеспечивая высокое качество советской авиации.

Три четверти века назад был создан авиационный поршневой двигатель внутреннего сгорания. С тех пор этот двигатель прошел замечательный путь развития. Современные поршневые авиационные двигатели так же не похожи на первые двигатели, как и современные самолеты не похожи на «летающие этажерки» и «летающие гробы» начала нашего века.

Вот перед нами на взлетной полосе аэродрома стоит готовый к взлету самолет с поршневым двигателем (рис. 4). Уже получено разрешение на взлет; сейчас летчик «даст газ» — передвинет рычаг управления вперед, двигатель перейдет на полную мощность и самолет начнет разбег для взлета.

Но задержим самолет на взлетной полосе, положив под его колеса деревянные колодки. Теперь, сколько ни будет «газовать» летчик, самолет не тронется с места. Воспользуемся возможностью и познакомимся с двигателем самолета.

Рис. 4. Самолет Як-18 перед взлетом

Двигатель установлен в передней части фюзеляжа. Его совсем не видно, так как он укрыт капотом — обтекателем, создающим самолету плавные обтекаемые формы. Из-под капота наружу выглядывают только небольшие выхлопные патрубки, из которых вырываются языки голубоватого пламени. Это выбрасываются в атмосферу из цилиндров двигателя раскаленные газы, продукты сгорания бензина, на котором работает двигатель.

В цилиндрах двигателя происходят очень сложные процессы. Много раз в секунду осуществляется в каждом из них рабочий цикл: засасывается свежий воздух, который на пути в цилиндры перемешивается с топливом — бензином; бензовоздушная смесь сжимается и мгновенно сгорает, при этом образуются раскаленные газы высокого давления. В этих-то газах и заключена вся тепловая энергия, выделившаяся при сгорании топлива, в них источник той силы, которая неутомимо вращает воздушный винт. Но путь энергии от газов к винту весьма сложен. Газы расширяются и давят на поршни, движущиеся вверх-вниз в цилиндрах; поршни связаны шатунами с коленчатым валом. Так с помощью сложного кривошипно-шатунного механизма энергия расширяющихся газов сообщается коленчатому валу двигателя. От коленчатого вала двигателя, обычно через шестеренчатую передачу — редуктор, получает вращение воздушный винт.

Если бы капот самолета и стенки двигателя были стеклянными, то мы все равно не смогли бы разобраться в том, что происходит внутри двигателя. Протекающие в нем различные процессы чередуются так быстро, что потребовалась бы «лупа времени», замедленная киносъемка для того, чтобы уловить направление движения частей двигателя или разобраться в последовательности происходящих в нем явлений.

Рис. 5. Отечественный поршневой авиационный двигатель АШ-82

Современный поршневой авиационный двигатель (рис. 5) состоит из тысяч различных деталей. Он развивает мощность до нескольких тысяч лошадиных сил, способен работать десятки часов подряд, даже в разреженной атмосфере, на высотах в 15 км и более, выдерживает огромную нагрузку, которой подвергается в полете при выполнении фигур высшего пилотажа или в воздушном бою. И вместе с тем он во много раз легче и меньше любого другого двигателя внутреннего сгорания такой же мощности.

Поршневой авиационный двигатель — это сложнейшая машина, исключительно точная, изготовленная из особо высококачественных материалов; в нем воплощены достижения различных отраслей пауки и техники. Только страны с высокоразвитой тяжелой индустрией в состоянии строить такие машины.

Десятилетия служил поршневой двигатель авиации, завоевав всеобщее признание, достигнув вершины славы. И тем стремительнее было падение этого двигателя, хотя неизбежный закат его славы ученые предсказывали еще тогда, когда она находилась в самом зените.

Что же послужило причинами этому падению?

Таких причин было по существу две, хотя обе они касаются одного и того же.

Дело в том, что поршневой авиационный двигатель не смог решить задачу резкого увеличения скорости полета, задачу, которая поставлена перед авиацией всем ходом ее развития. И в то же время появился новый двигатель, который обеспечивает решение этой задачи.

Нет ничего удивительного в том, что именно борьба за скорость полета решила участь поршневого двигателя.

Увеличение скорости полета — одно из важнейших направлений развития авиации. Весь опыт, накопленный авиацией за полвека ее развития, подтверждает правильность слов, ставших за последнее время крылатыми: кто быстрее в воздухе, тот и сильнее в воздухе.

Но почему же именно дальнейшее увеличение скорости стало неразрешимой задачей для поршневого двигателя? Ведь этот двигатель выдержал немало испытаний еще совсем в недалеком прошлом; он одержал немало побед и в борьбе за скорость полета. Непрерывное усовершенствование двигателя было одной из причин непрерывного увеличения скорости полета самолетов. К концу минувшей войны истребители с поршневыми двигателями обладали скоростью полета 700—750 км/час — это в 15 раз больше скорости полета самолетов начала нашего века. Замечательный успех! Ни в одном другом виде транспорта не было таких темпов роста скоростей движения.

Конечно, достигнутый рубеж в борьбе за скорость полета не является еще пределом для поршневого авиационного двигателя. Настойчивая работа по дальнейшему совершенствованию этого двигателя вместе с совершенствованием самого самолета привела бы к увеличению скорости полета, и достигнутый рубеж можно было бы перейти. И все же предел возможностей поршневого двигателя в борьбе за скорость полета существует; к концу второй мировой войны авиация, выражаясь военным языком, была уже на ближних подступах к этому пределу.

Предел, через который не может перешагнуть самолет с поршневым двигателем, это — полет со скоростью звука.

Еще в прошлом веке русский ученый профессор Н. В. Маиевский указал на тот качественный рубеж, который представляет собой полет со скоростью звука, т. е. с той скоростью, с которой в воздухе распространяются звуковые волны, звуковые колебания. Эта скорость вблизи земли равна примерно 1225 км/час.

В начале нашего века другой русский ученый, глава советской школы аэродинамиков С. А. Чаплыгин в своей магистерской диссертации первым в мире раскрыл суть процессов, происходящих при полете со скоростью, близкой к скорости звука или больше звуковой.

Теперь эти процессы изучены и теоретически, и практически. Хорошо известно, что когда скорость полета приближается к звуковой, то сопротивление, оказываемое воздухом летящему самолету, резко увеличивается. При этом характер обтекания воздушным потоком самолета, прежде всего его крыла, резко изменяется. Секрет этих изменений обусловливается сжимаемостью воздуха.

Когда скорость полета начинает приближаться к звуковой, то в воздухе, обтекающем самолет, появляются зоны сильного местного сжатия и правильное обтекание нарушается. Сопротивление, которое приходится преодолевать летящему самолету, при этом резко увеличивается. Преодолеть такое сопротивление поршневой двигатель с винтом оказывается не в состоянии.

Опыт показывает, что с увеличением скорости полета сопротивление летящему самолету увеличивается пропорционально квадрату скорости, если скорость полета остается значительно меньшей скорости звука; при увеличении скорости вдвое сопротивление возрастает вчетверо и т. д. Но если сопротивление увеличивается пропорционально квадрату скорости, то и тяга, развиваемая винтом, должна расти пропорционально квадрату скорости полета, ибо в установившемся горизонтальном полете тяга равна лобовому сопротивлению самолета. В действительности тяга, развиваемая поршневым двигателем и винтом, с ростом скорости полета не только не увеличивается, а даже, как это будет показано ниже, уменьшается. Уже одно это говорит о том, что поршневой двигатель непригоден для скоростного полета.

Вся мощность, получаемая на валу поршневого авиационного двигателя, затрачивается на вращение воздушного винта. Большая часть этой мощности расходуется на создание тяги, т. е. на отбрасывание воздуха винтом. Другая, меньшая часть мощности расходуется на завихрение воздуха, закрутку воздушного потока за винтом и другие виды потерь. Эти потери учитываются коэффициентом полезного действия винта (к. п. д.), который показывает, какая доля мощности, получаемой на валу поршневого авиационного двигателя, затрачивается полезно, т. е. на создание тяги. Коэффициент полезного действия воздушного винта в обычных условиях достигает 80— 85%; остальные 15—20% мощности двигателя — это энергия, теряемая воздушным винтом без совершения полезной работы.

Если, допустим, мощность двигателя, передаваемая им винту, равна 1000 л. с., а к. п. д. винта равен 80%, то мощность, равная 200 л. с., теряется винтом бесполезно, а 800 л. с. затрачивается на полезную работу винта. Когда этот двигатель с винтом установлен на самолете, то полезной работой его в полете является работа продвижения самолета в окружающей воздушной среде, т. е. работа, затрачиваемая на преодоление воздушного сопротивления. Как известно, работа есть произведение силы на пройденный в направлении ее действия путь, а мощность, являющаяся секундной работой, может быть представлена как произведение силы на скорость движения. В нашем случае силой, производящей работу, является сила тяги. Поэтому полезная мощность N в лошадиных силах равна произведению силы  тяги Р в килограммах на скорость полета V в метрах в секунду, т. е.

(деление на 75 связано с переходом от килограммометров к лошадиным силам). Если, например, скорость полета самолета V равна 100 м/сек, т. е. 360 км/час, то полезная мощность может быть выражена формулой

Значит, сила тяги Р, развиваемая винтом, будет равна

Если же скорость полета V увеличится до 200 м/сек, т. е. станет вдвое большей (720 км/час), то при той же полезной мощности 800 л. с. сила тяги винта будет равна

т. е. уменьшится вдвое.

Таким образом, тяга, развиваемая воздушным винтом, приводимым во вращение поршневым авиационным двигателем, и тяга, потребная для осуществления полета самолета, с ростом скорости полета меняются неодинаково, как это нужно было бы для непрерывного роста скорости. Мало того, их изменения оказываются диаметрально противоположными: потребная тяга быстро растет, а тяга воздушного винта падает.

Это расхождение между тягой, развиваемой воздушным винтом, и тягой, потребной для полета, и является той причиной, вследствие которой поршневой авиационный двигатель оказывается малопригодным для полета на больших скоростях. Чтобы получить большую тягу, потребную при увеличении скорости полета, на самолете необходимо установить и более мощные двигатели.

Но увеличение мощности двигателя скоростного самолета возможно лишь за счет значительного увеличения его размеров и веса. При этом неизбежно увеличиваются и размеры самолета, растет его сопротивление и, как следствие, снова увеличивается потребная тяга.

Поэтому установка нового, более мощного двигателя на самолете сравнительно немного увеличивает скорость его полета. Чем больше скорость полета, тем труднее, с помощью поршневого авиационного двигателя добиться нового увеличения скорости. Но еще хуже обстоит дело, когда скорость полета приближается к скорости звука. Из-за потерь, связанных со сжимаемостью воздуха при скоростях полета, близких к скорости звука, сопротивление летящему самолету увеличивается уже пропорционально не квадрату, а пятой и даже шестой степени скорости полета. Это значит, что для увеличения скорости полета всего на 10% винт должен развивать тягу, увеличенную почти на 80°/о. А так как мощность двигателя, как указывалось выше, при неизменном к. п. д. винта пропорциональна произведению тяги на скорость полета, то она должна при этом возрасти примерно в 2 раза!

Кроме того, следует учесть, что при значительном увеличении скорости полета и винт также начинает работать хуже. Это объясняется тем, что при движении лопасти винта с околозвуковой скоростью появляются известные нам неприятности, связанные с сжимаемостью воздуха. В результате при той же тяге на вращение винта приходится затрачивать большую мощность — к. п. д. винта падает.

Следовательно, при увеличении скорости полета на 10% мощность двигателя должна возрасти более чем в 2 раза. При этом размеры и вес двигателя должны остаться прежними, иначе потребная тяга увеличится и весь расчет придется начинать сначала.

Понятно, почему увеличение скорости полета и приближение ее к скорости звука оказались роковым для поршневого двигателя. Пробить «звуковой барьер» (рис. 6) поршневому двигателю не под силу. Для решения этой задачи потребовался двигатель принципиально другого типа. Слава поршневого двигателя как основного двигателя авиации закатилась.

Это не значит, конечно, что поршневые двигатели стали вовсе непригодными для авиации. Они все еще находят широкое применение и будут применяться в авиации долгое время. Но их применение ограничится самолетами с малой скоростью и главным образом большой продолжительностью полета. При этих условиях поршневые авиационные двигатели сохраняют свои достоинства.

Таким образом, поршневые авиационные двигатели уже не только перестали быть единственными двигателями авиации, какими они были в течение почти полувека ее развития, но и не занимают в ней ведущего положения, они отошли на второй план. Основное внимание уделяется теперь не им, а тем новым двигателям, которые пришли им на смену.

Рис. 6. «Звуковой барьер» — непреодолимое препятствие для самолетов с поршневыми двигателями (с увеличением высоты температура воздуха понижается, поэтому скорость звука уменьшается)

Что же это за двигатели, вызвавшие техническую революцию в авиации?

Это — реактивные двигатели.

Глава первая

Глава первая Час назад их было трое: летчик, врач и болезнь.Она, врач, делала все, что велел долг, чему выучил опыт. И еще она улыбалась пострадавшему, произносила какие-то малозначащие утешительные слова, старалась отвлечь человека от боли, вселить надежду и бодрость,

Затянувшийся закат гладкоствольной артиллерии (Гладкоствольная артиллерия в западных русских крепостях)

Затянувшийся закат гладкоствольной артиллерии (Гладкоствольная артиллерия в западных русских крепостях) ВАРШАВАГладкоствольная артиллерия Варшавской крепости 1868–1915 гг.3-пудовые бомбовые пушкиВ 1864 г. в Варшавскую крепость были назначены 9 чугунных 3-пудовых пушек

Глава первая

Глава первая Вопросы к себе Прочитав первые две книги, можно попробовать применить к себе некоторые изложенные в них рекомендации. Чтобы помочь читателю в достижении этой цели, мы предлагаем небольшой практикум по теме. Все изложенные здесь задания можно разделить на 3

Глава первая

Глава первая Придумать себе костюм оказалось не так-то просто. Приглашая Джорджа на маскарад, Эрик Беллис, сосед-учёный, сказал: «Нарядись своим любимым космическим объектом». Но у Джорджа было столько любимых космических объектов — попробуй выбери!Может, одеться

Глава первая.

Глава первая. Необычное заданиеУгасал неяркий осенний день. Холодное октябрьское солнце бросало жидкие отсветы заката на золотые кресты церквушек Зарядья, на блеклую листву сквера, тянувшегося вверх к Ильинским воротам. По площади Ногина, звеня, поворачивал трамвай. Все

Подвиг «Славы»

Подвиг «Славы» Летом 1915 года немцы наступали вдоль побережья Балтики по территории нынешней Латвии, подошли к начальным, южным излучинам Рижского залива и… остановились. До сих пор их балтийский флот, свободно получавший крупные силы из Северного моря, оказывал

Выхлоп двигателя дымный. В картер двигателя поступает повышенный объем газов

Выхлоп двигателя дымный. В картер двигателя поступает повышенный объем газов Диагностирование двигателя по цвету дыма из выхлопной трубы Сине-белый дым – неустойчивая работа двигателя. Рабочая фаска клапана подгорела. Оценить состояние газораспределительного

Глава четвертая Достоинства и недостатки турбореактивного двигателя

Глава четвертая Достоинства и недостатки турбореактивного двигателя Турбореактивный двигатель уже давно вышел из «младенческого возраста» и стал совершенной и надежной машиной. Послевоенные годы были годами невиданного по размаху и быстроте технического

Глава восьмая Рождение прямоточного двигателя

Глава восьмая Рождение прямоточного двигателя Прямоточный двигатель — это двигатель сверхзвукового полета, двигатель завтрашнего дня в авиации и реактивной артиллерии. Мы имеем все основания гордиться тем вкладом, который внесла наша страна в дело создания этого

Глава 1 Проблемы зимнего пуска двигателя

Глава 1 Проблемы зимнего пуска двигателя Почему затруднен зимний пуск Современный автомобиль предоставил его владельцу и пассажирам невиданные ранее комфорт и свободу передвижения. И все было бы ему, автомобилю, нипочем, если бы не зимняя стужа и заснеженные дороги.

Глава 3 Неавтономные подогреватели двигателя

Глава 3 Неавтономные подогреватели двигателя Устройство и характеристики Принципы работы В основе работы неавтономных подогревателей лежат два хорошо известных физических явления: подогрев с помощью электрической энергии и теплообмен в жидкой среде, называемый

Глава 4 Автосигнализации с дистанционным запуском для подогрева двигателя

Глава 4 Автосигнализации с дистанционным запуском для подогрева двигателя Назначение и функции систем Дополнительная электроника, встроенная в автомобильные сигнализации, может помочь, чтобы автомобиль зимой не превратился в бесчувственный снежный ком. Идея не нова,

Глава первая

Глава первая Художник Н. А. Шеберстов Белая ночь совсем сбила меня с толку. Я приехал в Таллин, сразу же позвонил Лехту по телефону и в этот момент через стекло будки автомата увидел, что стрелка башенных часов приближается к одиннадцати. Конечно, вечера. Хоть с полным

Глава первая

Глава первая У каждого изобретателя, даже не претендующего на крупные открытия, есть и друзья и недруги. Это кажется естественным. Не все могут сразу понять и оценить новое. Особенно когда речь идет о сложных проблемах техники. Или — науки. Или — новых явлениях природы,

Авиационные двигатели Второй мировой войны

Автор Дуг Кули — 29 июля 2021 г.

Американская группа добровольцев Hawk 81A обслуживается персоналом Flying Tigers. Выход из строя YP-37 с турбонаддувом привел к созданию P-40 с его двигателем Allison V-1710 с одноступенчатым наддувом. В этом случае лучшее было врагом хорошего, и в связи с необходимостью военного времени было произведено несколько вариантов Р-40. Библиотека Конгресса фото

Инженеры начали предвидеть двигатели, которые потребуются для того, что стало самолетом Второй мировой войны, еще в 1930 году, а некоторые и до этого. Многие из двигателей, которые будут использоваться во время Второй мировой войны, начали производить в 1935 году.

Конструкция двигателя была обусловлена ​​стремлением к высотным характеристикам, где более разреженный воздух уделял большое внимание нагнетателю. Этот толчок к мощности за счет увеличения степени сжатия нагнетателя и степени сжатия двигателя также потребовал улучшения качества топлива.

Хотя были опробованы и другие подходы (радиальные с жидкостным охлаждением и рядные с воздушным охлаждением), они не были основными факторами.

Для многих истребителей и бомбардировщиков в закупках середины 1930-х годов предусматривались двигатели мощностью не менее 1000 л.с. К 1938 и 1939 годам для истребителей и бомбардировщиков были установлены двигатели мощностью 2000 л.с. Конструкция двигателя должна была стать более сложной, поскольку требовалась большая мощность при более высоких скоростях вращения двигателя. Это сосредоточило внимание на мелких деталях конструкции из-за более высоких напряжений и температур.

Следовательно, двигатели, использовавшиеся в начале Второй мировой войны, часто имели до двух ступеней наддува, при этом пилот мог выбирать из двух различных скоростей вращения крыльчатки нагнетателя. Эффектом этой высокой номинальной мощности с наддувом стал меньший срок службы двигателя, при этом время между капитальными ремонтами составляло от 50 до 500 часов.

Во время Второй мировой войны P-47 служил почти на каждом театре боевых действий и в войсках нескольких союзных стран. Выхлопной обтекатель турбонагнетателя большого радиального Pratt & Whitney R-2800 находится под фюзеляжем чуть ниже национальной эмблемы. Фото 9 ВВС США0003

В основном все требования по мощности удовлетворялись радиальными двигателями воздушного охлаждения и рядными двигателями жидкостного охлаждения. Хотя были опробованы и другие подходы (радиальные с жидкостным охлаждением и рядные с воздушным охлаждением), они не были основными факторами. Бомбардировщику обычно требовались эффективность, надежность и живучесть системы, и он обычно оснащался радиальными двигателями с воздушным охлаждением. Истребителю требовалась более высокая мощность на единицу веса на единицу лобовой площади, и первоначально он получил рядный двигатель жидкостного охлаждения с наддувом, такой как Rolls-Royce, Allison или Daimler Benz. Позже, когда были улучшены охлаждение и аэродинамика капота, часто использовались радиальные двигатели с воздушным охлаждением, как в Republic P-47 и Focke Wulf Fw 19.0. Во многих случаях и на истребителях, и на бомбардировщиках использовался один и тот же базовый двигатель. Учебно-тренировочные и служебные самолеты нуждались в малой мощности и высокой надежности и получали как радиальные, так и рядные двигатели с воздушным охлаждением.

Наибольшее количество произведенных двигателей составили:

  • Pratt & Whitney R-1830 – 173 618;
  • Rolls-Royce/Packard Merlin/V-1650 – 165 000;
  • Швецов М-11 – 130 000;
  • Климов М/ВК-105 – 101 000;
  • Микулин АМ-35/-42 – 100 000+;
  • Daimler Benz 601 – 100 000+;
  • Швецов Ясень-82 – 71 000;
  • Allison V-1710 – 69 233;
  • Юнкерс 211 – 68 000;
  • Баварский моторный завод 801 – 61 000.

(М-11 оснащен только учебно-тренировочными самолетами и самолетами общего назначения. )

 

Двигатели: основа характеристик самолетов грузоподъемность во время Второй мировой войны была достигнута за счет увеличения мощности двигателя и , а не из-за аэродинамических, конструктивных или системных улучшений планера.

В свою очередь, увеличение мощности двигателя произошло в основном за счет усовершенствования топлива и нагнетателей. Это стало возможным благодаря улучшениям в анализе напряжений, аэродинамике и металлургии остальной части двигателя.

Конструкция, размер и обтекаемость большинства серийных самолетов были продемонстрированы до сентября 1939 года. Два примера преимуществ двигателя — бомбардировщик Boeing B-17 и Messerschmitt Bf 109.истребитель.

Supermarine Spitfire Mark IA из 610-й эскадрильи Королевских ВВС, базирующихся в Биггин-Хилле, Кент, в боевом строю, 24 июля 1940 года. народное воображение. Сердцем обоих самолетов был двигатель Rolls-Royce Merlin. Имперский военный музей фото

Максимальная полная масса B-17B составляла 46 650 фунтов. Пустой он весил 27 650 фунтов. С полезной нагрузкой 4000 фунтов и 15000 фунтов топлива он имел дальность полета 1250 миль на крейсерской скорости 231 миль в час, используя четыре двигателя R-1820, которые производили 800 лошадиных сил на высоте 25000 футов. B-17G имел максимальную полную массу 65 500 фунтов. Пустой он весил 36 135 фунтов. С полезной нагрузкой 6000 фунтов. и 21 780 фунтов топлива, он имел дальность полета 2000 миль при крейсерской скорости 182 мили в час, используя те же двигатели R-1820, которые теперь имели мощность 1200 лошадиных сил на высоте 25 000 футов.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Параметры общего доступа:

  • Твитнуть

%d блоггерам нравится это:

    Авиадвигатели: Вторая мировая война

    Нажмите, чтобы просмотреть все статьи «Авиационные двигатели: Вторая мировая война», начиная с самой последней.

    28-цилиндровый авиационный двигатель Alfa Romeo 1101. Alfa Romeo 1101 представлял собой итальянский 28-цилиндровый авиационный двигатель мощностью более 2000 л.с. (1471 кВт). Проблемы с разработкой и Вторая мировая война помешали запуску 1101 в производство.

    24-цилиндровый авиационный двигатель Allison V-3420. 24-цилиндровый двигатель Allison V-3420 был больше, чем просто два спаренных двигателя V-1710. Большой двигатель подавал надежды, но другие приоритеты и отсутствие применения в самолетах сделали V-3420 малоизвестным.

    Armstrong Siddeley ‘Dog’ Aircraft Engines. В 1930-х годах компания Armstrong Siddeley запустила новую линейку двигателей, названных в честь собак (псов). Большинство этих двигателей были радиальными с рядами рядных цилиндров. Самым известным двигателем серии был Deerhound.

    Авиационный двигатель Continental XI-1430 — перевернутый Vee XI-1430, разработанный на основе Continental O-1430, представлял собой компактный высокопроизводительный авиационный двигатель. Хотя было достигнуто 2100 л.с., двигатель был проблемным и слишком поздно для Второй мировой войны.

    Daimler-Benz DB 604 X-24 Aircraft Engine — Daimler-Benz DB 604 представлял собой двигатель X-24, предназначенный для оснащения самолетов спецификации Bomber B. Однако RLM выбрала двигатель Junkers Jumo 222, а выпуск DB 604 был отменен в 1942 году. двигатели были созданы путем соединения двух соответствующих DB 601, DB 605 или DB 603 вместе. Большой и тяжелый доппельмоторен оказался проблематичным.

    Добрынин Авиационные двигатели М-250, ВД-3ТК и ВД-4К. Во время и после Второй мировой войны советский инженер Владимир Добрынин разработал серию 24-цилиндровых авиационных двигателей. Эти рядные радиальные двигатели имели шесть рядов цилиндров и производили от 2200 до 4300 л.с. (от 1640 до 3207 кВт).

    Авиационный двигатель Fairey P.24 Monarch. Разработанный Ричардом Форсайтом, P.24 Monarch стал последней попыткой Fairey Aviation выйти на рынок авиационных поршневых двигателей. 24-цилиндровый Monarch представлял собой по сути два двигателя в общем картере.

    Авиационные двигатели FIAT A.38, A.40 и A.44. Последние поршневые авиационные двигатели, разработанные FIAT, отличались оригинальностью и инновационностью. Однако двигатели V-16, X-24 и X-32 так и не были запущены в производство из-за Второй мировой войны и из-за того, что существующих двигателей оказалось достаточно.

    FKFS Gruppen-Flugmotor A, C и D. FKFS Gruppen-Flugmotor A, C и D были попыткой создать мощные 48-цилиндровые авиационные двигатели для немецких бомбардировщиков времен Второй мировой войны.

    Авиационный двигатель Hispano-Suiza 24Z (Тип 95). Черпая вдохновение из двигателя 24Y, компания Hispano-Suiza разработала двигатель 24Z. Эпоха реактивных самолетов сделала большой двигатель H-24 мощностью 3600 л.с. (2685 кВт) устаревшим.

    Hitachi/Nakajima [Ha-51] 22-цилиндровый авиационный двигатель. Во время Второй мировой войны Императорская армия Японии поощряла разработку мощных авиационных двигателей. Одним из результатов этой работы стал 22-цилиндровый звездообразный двигатель Hitachi/Nakajima [Ha-51] мощностью 2450 л. с.

    Isotta Fraschini Zeta X-24 Авиационный двигатель. Isotta Fraschini Zeta представлял собой 24-цилиндровый двигатель с воздушным охлаждением, разработанный в Италии во время Второй мировой войны. Летал только на Caproni Vizzola F.6Z, проблемы с охлаждением и капитуляция Италии ограничили разработку двигателя.

    Авиационный двигатель Junkers Jumo 222. 24-цилиндровый рядный радиальный двигатель Junkers Jumo 222 должен был стать следующим поколением немецких авиационных двигателей во время Второй мировой войны. Проблемы с разработкой и нехватка материалов помешали его производству.

    Авиационный двигатель Junkers Jumo 223 – Junkers Jumo 223 представлял собой 24-цилиндровый дизельный авиационный двигатель с оппозитными поршнями. Двигатель мощностью 2500 л.с. (1860 кВт) предназначался для использования в дальнемагистральных самолетах во время Второй мировой войны.

    Авиационный двигатель Junkers Jumo 224. Вслед за Jumo 223 компания Junkers разработала более крупный 24-цилиндровый дизельный авиационный двигатель с оппозитными поршнями, мощность которого, по прогнозам, составляла 4400 л.с. (3280 кВт). Принятый СССР после войны двигатель был переименован в М-224.

    Klöckner-Humboldt-Deutz (KHD) Dz 700, Dz 710 и Dz 720. Начиная с конца 1930-х годов и вплоть до Второй мировой войны, KHD производила серию двухтактных дизельных авиационных двигателей. Кульминацией этих усилий стал 32-цилиндровый двигатель KHD 720 мощностью 5900 л.с. (4400 кВт).

    24-цилиндровый авиационный двигатель Lycoming XH-2470. Компания Lycoming работала над созданием нового двигателя, объединив компоненты двух двигателей O-1230. Новый двигатель был известен как XH-2470, но он не был вовремя разработан для нужд вооруженных сил США.

    36-цилиндровый авиационный двигатель Lycoming XR-7755. В 1943 году компания Lycoming начала работу над мощным и эффективным двигателем, предназначенным для очень больших самолетов следующего поколения. XR-7755 мощностью 5000 л.с. работал в 1946 году, но в таком большом двигателе уже не было необходимости.

    Mathis Vega 42-Cylinder Aircraft Engine — Mathis Vega был французским 42-цилиндровым авиационным двигателем, построенным незадолго до Второй мировой войны. Были предприняты попытки произвести двигатель мощностью 2800 л.с. (2088 кВт) после войны, но время больших поршневых авиадвигателей прошло.

    22-цилиндровый авиационный двигатель Mitsubishi A21 / Ha-50. Во время Второй мировой войны компания Mitsubishi стремилась создать авиационный двигатель мощностью более 3000 л.с. (2237 кВт). Конечным результатом стал 22-цилиндровый двухрядный A21 / Ha-50 мощностью 3100 л.с. (2312 кВт).

    Mitsubishi [Ha-43] (A20 / Ha-211 / MK9) Авиационный двигатель — Mitsubishi [Ha-43] был попыткой Японии в конце войны произвести легкий радиальный двигатель высокой мощности. Проблемы с разработкой и бомбардировки помешали серийному производству двигателя.

    36-цилиндровый авиационный двигатель Nakajima [Ha-54] (Ha-505) — Nakajima [Ha-54] (Ha-505) был попыткой построить 36-цилиндровый радиальный двигатель мощностью 5000 л.с. (3728 кВт) для бомбардировщик, способный нанести удар по США. Технические проблемы и упадок Японии положили конец проекту.

    Авиационный двигатель Napier H-24 Sabre — Napier Sabre был последним двигателем H, разработанным Фрэнком Хэлфордом. После проблемного старта комплекс Sabre в конечном итоге произвел больше мощности для своего рабочего объема, чем любой другой авиационный двигатель времен Второй мировой войны.

    Одна секунда из жизни гонщика — Том Фей — Том Фей разбирает внутреннюю работу подготовленного к гонкам двигателя Merlin, который разгоняет модифицированный P-51 Mustang до 480 миль в час по трассе на гонках Reno Air Races.

    Одна секунда на трассе с дредноутом — Том Фей — Том Фей разбирает внутреннюю работу двигателя R-4360, установленного на воздушном гоночном дредноуте семьи Сандерс, поскольку он обеспечивает гоночную мощность на трассе Reno Air Races.

    Reggiane Re 101–Re 105 Авиационные двигатели – во время Второй мировой войны итальянский производитель самолетов Reggiane разработал несколько авиационных двигателей. Был построен только Re 103. Это был перевернутый W-18 мощностью 1740 л.с. (1,298 кВт) и рабочим объемом 2435 куб. Дюймов (39,9 л).

    Rolls-Royce Exe (Boreas) и Pennine Aircraft Engines. С конца 1930-х до середины 1940-х годов компания Rolls-Royce разработала два авиационных двигателя X-24 с воздушным охлаждением: Exe мощностью 1200 л.с. (895 кВт) и 2800 л.с. (2088 кВт) Пеннин. Ни один из двигателей не поступил в производство.

    Авиационный двигатель Rolls-Royce Vulture X-24. Разработанный в конце 1930-х годов, Rolls-Royce Vulture X-24 быстро прошел этап разработки и был принят на вооружение. В результате Vulture оказался ненадежным и был отменен в пользу других авиационных двигателей.

    Studebaker XH-9350 и их взаимодействие с другими авиационными двигателями. В книге, написанной Уильямом Пирсом, подробно описывается Studebaker XH-9350: проект во время Второй мировой войны по созданию большого экономичного поршневого авиационного двигателя мощностью 5000 л.с.

    Авиационный двигатель Wright Aeronautical R-4090 Cyclone 22 — во время Второй мировой войны компания Wright Aeronautical построила двухрядный R-4090 мощностью 3000 л.с. (2237 кВт) с использованием 22 цилиндров от двигателя R-3350. От R-4090 отказались, поскольку для R-3350 требовались все ресурсы.

    Авиационные двигатели Yokosuka YE2H (W-18) и YE3B (X-24). Yokosuka YE2H и YE3B были попыткой ВМС Японии во время Второй мировой войны создать мощный и компактный авиационный двигатель, который можно было бы установить в крыльях или фюзеляже. самолета.

    Нравится:

    Нравится Загрузка…

    Артикул

    Артикул

    Основной целью Общества истории авиационных двигателей является обмен справочными материалами, которые позволяют авторам и энтузиастам писать и говорить со знанием дела на тему авиационных двигателей. С этой целью AEHS предоставляет своим членам и общественности исходные материалы, представляющие исторический интерес.

     

    Правильные обозначения для реактивных, турбовинтовых, импульсных реактивных, поршневых реактивных и ракетных двигателей (без тире между J, T, PJ, RJ, R и номером после 15 мая 1945 г.)

    Обозначения моделей двигателей ВВС США. Этот бесценный справочник содержит подробные характеристики (описания, рейтинги, размеры, вес, используемые самолеты) всех авиационных двигателей, находящихся на вооружении ВВС США по состоянию на 1 января 1950 года.

    Доступный для поиска Каталог записей инженерного отдела ВВС США в Национальном архиве США II

    Характеристики топлива (1.3M PDF)

    Коллекция документов Исторического общества авиационных двигателей

    Т.О. 00-25-29 — Перекрестные справочные таблицы взаимозаменяемости при техническом обслуживании, самолеты Второй мировой войны, декабрь 1943 г. (перенесено в раздел для участников)

    Национальный музей запасов двигателей ВВС США

    Технические характеристики коммерческих самолетов и двигателей, 1921–1931 гг.

    Системы обозначения самолетов

    Список сертификатов утвержденного типа двигателя, №№ 1 ~ 218, 19с 28 по 1939 год (4,5M PDF)

    Выдающийся сборник информации о горизонтально расположенных авиационных двигателях — Джек Эриксон

    Данные наземной проверки самолетов ВМС США

    Указатель военного руководства США

     


    Анализ

    Член AEHS доктор Фред Старр завершил свою новаторскую серию из трех частей «Проектирование и разработка выпускных клапанов с точки зрения современного мышления».
    Эта статья появляется в престижном журнале Newcomen Society Международный журнал истории техники и технологий .

     

    Часть 1: Часть I 1860–1930
    Часть 2: 1930–90 Часть 2 можно скачать бесплатно.
    Часть 3: Часть 3: Обратный инжиниринг американских и британских клапанов с натриевым охлаждением

     

    Немецкая оценка авиадвигателя Allison V-1710

    Утилизация отработанного тепла в поршневых авиационных двигателях большой мощности — Роберт Дж. Рэймонд

    Эволюция конструкции коленчатого вала в высокопроизводительных рядных авиационных поршневых двигателях — Роберт Дж. Рэймонд

    Характеристики крутильных колебаний Allison V-1710 и Rolls-Royce Merlin (1,3M PDF) — Роберт Дж. Рэймонд и Дэниел Д. Уитни

    Бристольские испытания двигателей в Королевском авиастроительном учреждении: работа, выполненная Беатрис Шиллинг, ок. 1941 (1.5M PDF) — Роберт Дж. Рэймонд

    Подшипники шатунных шатунов в высокомощных авиационных поршневых двигателях (2,5M PDF) — Роберт Рэймонд

    Анализ характеристик авиационных двигателей в Rolls-Royce ок. 1940 (веб-версия) — Роберт Дж. Рэймонд

    Анализ характеристик авиационных двигателей в Rolls-Royce ок. 1940 (1.6M PDF) — Роберт Дж. Рэймонд

    Сравнение авиационных поршневых двигателей с гильзовым и тарельчатым клапаном (2,0M PDF) — Роберт Дж. Рэймонд

    Двигатель Liberty и крутильная вибрация (0,6M PDF) — Роберт Дж. Рэймонд

    Зубчатая передача для редукторов: анализ редуктора скорости пропеллера Rolls-Royce Merlin — Филипп Миллер

    Воздушные ковши карбюратора самолета и их влияние на соотношение топливо-воздух


    Национальное управление архивов и документации США

    Указатель отчетов Лаборатории авиационных двигателей ВМС США
    Пола Кристиансена

    NARA I (Центр Вашингтона) Указатель Бюро аэронавтики ВМС США (6,8 МБ PDF)
    Пола Кристиансена

     

    Новый общедоступный онлайн-поиск
    Дэвида Берча

    Те, кто выполнял поиск в онлайн-каталоге NARA — Archive Research Catalog (ARC), — знают, насколько утомительной может быть попытка найти все документы, название которых носит введенное вами ключевое слово. Все это изменилось. Он был полностью переработан и теперь очень похож на процедуру онлайн-поиска в Национальном архиве в Кью и теперь называется онлайн-общедоступным доступом (OPA). Чтобы найти то, что вы ищете, выполните следующую процедуру:

    Посетите http://www.archives.gov

    На начальной странице нажмите на ссылку «Исследовать наши записи».

    Затем нажмите «Онлайн-каталог» и введите слово для поиска.

    С левой стороны есть столбец, который позволяет уточнить поиск по «диапазону дат», «типу материала» и «местоположению». Нажмите на те, которые необходимы, обычно только на диапазон дат, если, скажем, вас интересует только определенный период времени, и нажмите «Ввод». В нижней половине появившейся страницы нажмите «Просмотреть только все описания». Теперь будут отображаться все документы, содержащие ваше ключевое слово, иногда с кратким описанием. Нажмите ЗДЕСЬ, чтобы увидеть пример того, что вы получите. Обратите внимание, что поисковым словом в этом случае является «Allison V-», чтобы отфильтровать двигатели от других предметов с Allison в названии.


    Национальный архив Великобритании в Кью

    Национальный архив в Кью — Ваш первый визит — Дэвид Берч

    Записи, связанные с двигателем, в Национальный архив Великобритании в Кью — Составил Дэвид Берч

    Записи о двигателях ВВС (AIR), начиная с Первой мировой войны
      Технические вопросы по двигателям Министерства авиации (AVIA), начиная с Первой мировой войны
      Отчеты о двигателях Управления научных исследований (DSIR), 1914–1939

    Записи, связанные с пропеллером, на Национальный архив Великобритании в Кью — Составлено Дэвидом Берчем

    Министерство авиации (АВИА)
    Управление научных исследований (DSIR)

    Собственный список названий документов можно получить, посетив Национальный архив. страница поиска по каталогу сайта. Введите слово или фразу (например, двигатели, Rolls-Royce, Wright, America, Rockets и т. д.), диапазон лет (например, 1939–1945) и код отдела или серии (например, AIR, AVIA, DSIR, FO и т. д.). Напоминание: то, что слово «двигатели» присутствует в названии файла, не означает, что его содержимое касается двигателей.

    Дополнительную информацию о Национальном архиве в Кью, включая часы работы, можно получить в его Веб-сайт. См. http://www.nationalarchives.gov.uk/about/

    Ссылки на AP в правых столбцах являются руководствами Министерства авиации. Все документы можно сфотографировать на личную цифровую камеру, но нельзя использовать вспышку (там свет хороший, так что проблем нет). К сожалению, они не позволяют использовать сканер. Это потому, что все страницы в файлах хранятся вместе. вместе с веревкой через их верхний левый угол, и вам не разрешается их отпускать.0003


    Разные ссылки

    Таблица сведений о двигателе США, предоставленная Ларри Макклелланом (PDF, XLS)

    Сервер технических отчетов НАСА (NTRS) — Онлайн NACA (1917-1958), NASA (с 1958 по настоящее время) и NIX (изображения и видео). Вы можете выполнить поиск по номеру отчета, названию, ключевому слову или просто просмотреть все, что было сделано за определенный год.

    Патентные ресурсы
      http://www.freepatentsonline.com
      http://www.sumobrain.com
      http://gb.espacenet.com

    Указатель к микрофильмам немецких документов ADI(k) ВМФ
    Они хранятся в архивах Национального музея авиации и космонавтики — Предоставлено Art Medcalf (101k xls)

    Все 10 томов Smithsonian Annals of Flight

    Файлы истории болезни ВВС — После окончания Второй мировой войны ВВС США заказали несколько Файлов истории болезни, в которых изучались различные исследования и разработки, проводимые ВВС и их подрядчиками. Большинство этих отчетов доступны в виде 16-миллиметровых катушек с микрофильмами в Агентстве исторических исследований ВВС.
    Список файлов истории болезни ВВС, доступных на микрофильме (99K PDF)
    Указатель из более чем 550 000 документов ВВС включает файлы истории болезни

    Проблемы ускорения производства самолетов во время Второй мировой войны (отрывки, применимые к двигателям, 1,9M PDF)

    Детали аукциона Jacobs Post WWII (184K PDF)

    Модели карбюраторов и их использование — Расширено для включения моделей с плавающей запятой и неамериканских моделей (рабочий лист MS Excel, 224 КБ)
    Предоставлено Питом Лоу и расширено Робертом Мохинни, чтобы включить карбюраторы с плавающей запятой и неамериканские карбюраторы. Пользователи предупреждены о том, что этот документ может содержать ошибки или упущения.

    Статистика двигателей Packard от Роберта Дж. Нила
      Статистика всех двигателей Packard Aero (91K PDF)
      Статистика производства двигателей Packard Aero (78K PDF)

    Производство двигателей в США во время Второй мировой войны, дополнения Билла Льюиса

    Поставки двигателей в США по производителям и моделям
    1940 1941 1942 1943 1944 1945

     

    Винты производства США времен Второй мировой войны, дополнения Билла Льюиса

    Поставки управляемых винтов в США по производителям, типам и моделям
    Резюме 1940 1941 1942 1943 1944 1945

     


    Поршневые двигатели Pratt & Whitney

    Ключ к обозначениям двигателей Pratt & Whitney (218K)
    Указатель двигателей Wasp Jr. и R-985 (158K)
    Указатель двигателей Wasp и R-1340 (262K)
    Указатель Twin Wasp Jr. и двигателей R-1535 Двигатели (102K)
    Указатель двигателей Hornet, Hornet B, R-1690 и R-1860 (322K)
    Указатель двигателей Twin Wasp и R-1830 (261K)
    Указатель двигателей Twin Wasp и R-2000 ( 86к)
    Указатель двигателей Twin Wasp, Twin Hornet и R-2180 (53K)
    Указатель двигателей Double Wasp и R-2800 (586K)
    Указатель Wasp Major и двигателей R-4360 (568K)
    Pratt & Whitney Piston Поршневой двигатель производства
    Twin Wasp D (R-2000) Различия моделей (2,4М). Предоставлено музеем Wings Over the Rockies и Джеймсом Тегартом

    .

    Двигатели Curtiss, Wright и Curtiss-Wright

    Технические характеристики и изображения двигателей Curtiss, Lawrance and Wright
    Сводка о поставках двигателей Райта: с 1920 по 1930 год (81K PDF)
        Это было расшифровано Робертом Дж. Нилом с фотокопии документа Кертисс-Райт начала 1960-х годов.
    Двигатели Wright, 1903–1940 (2. 4M PDF)
    Технические характеристики двигателей Curtiss-Wright, 1930–1983 (4.3M PDF)
    Поставки Wright Aeronautical Division (и Лицензиата), 1920–1964 (5.1M PDF)
    Curtiss and Wright Family Дерево, производство времен Первой мировой войны (1,7 млн ​​PDF)
    Двигатель Curtiss-Wright в часах и милях (1,6 млн PDF)
    Curtiss-Wright Performance (4,1 млн PDF)
    Cyclone 9 Facts (0.9M PDF)
    Cyclone 18 Facts (1.5M PDF)

    Curtiss-Wright (и лицензиаты) Производство времен Второй мировой войны

     


    Отправить письмо на с вопросами или комментариями об этом веб-сайте.
    Работа этого веб-сайта зависит от файлов cookie. Если вы продолжаете просматривать, прокручивать, нажимать или иным образом взаимодействовать, вы подтверждаете и соглашаетесь с этим.
    Copyright © 2002-2022 Историческое общество авиационных двигателей, Inc.

    Двигатель, выигравший Вторую мировую войну

    Самолет British Overseas Airways Corporation, вылетевший из Стокгольма, Швеция, приземлился на аэродроме в Леухарсе, северная Шотландия. Это был один из нескольких сотен рейсов авиакомпании между двумя городами. Но это был не обычный полет. Шел 1943 год, и хотя самолет имел гражданские опознавательные знаки, а пилот и штурман номинально были гражданскими служащими BOAC, это был бомбардировщик de Havilland Mosquito. А пассажиром, который вышел, окоченевшим от того, что его затолкали на импровизированную койку в бомбоотсеке негерметичного самолета, был физик Нильс Бор, 19 лет.22 Лауреат Нобелевской премии и пионер в области ядерных исследований.

    Бор определил, что изотоп урана U-235 может вызвать цепную реакцию и, следовательно, может быть использован для создания мощной атомной бомбы, результаты, которые он подробно изложил на конференции в январе 1939 года в Вашингтоне, округ Колумбия. К 1943 году нацисты облавы и депортации Евреи в Дании подвергали Бора большому риску, так как его мать была еврейкой. Просочились слухи, что его вот-вот арестуют, и перед ним встанет суровый выбор: присоединиться к проекту Адольфа Гитлера по созданию атомного оружия или быть отправленным вместе с женой и сыном на почти верную смерть в концлагерь.

    С помощью британской секретной службы Бор был переправлен в нейтральную Швецию. 6 декабря он вылетел из Англии в США, чтобы присоединиться к Манхэттенскому проекту.

    Москито был единственным самолетом, достаточно быстрым, чтобы уклониться от немецких истребителей, патрулирующих Северное море, чтобы перехватить самолеты BOAC, которые доставляли тайный персонал и точные поставки, такие как шарикоподшипники. Нацистский проект атомной бомбы в конце концов провалился, но он мог бы закончиться по-другому, если бы Бор был во главе, вынужденный угрозами своей семье.

    Конечно, он, возможно, никогда не был бы спасен, если бы Британия проиграла ожесточенную воздушную борьбу за свое существование летом 1940 года. , грузовики и тяжелое вооружение, оставленные при эвакуации из Дюнкерка, оказались бы в шатком положении. Влияние возможной британской капитуляции на последующие события в России, Северной Африке, Нормандии и на Дальнем Востоке можно только представить.

    900:02 Спустя два месяца после мучительного полета Бора, 13 декабря 1943 года, истребители North American P-51B Mustang сопровождали 710 бомбардировщиков ВВС США во время миссии в Киль, Германия. Полет туда и обратно на 980 миль был первым полностью сопровождаемым дальним рейдом войны и началом успешных дневных точечных бомбардировок и постепенного уничтожения Люфтваффе.

    Эти три знаменательных события — спасение Бора, поражение Германии в битве за Британию и дальние миссии по сопровождению американских истребителей — имели одну общую черту: все они стали возможными благодаря одному и тому же авиадвигателю — великолепному Rolls-Royce Merlin. Без вдохновенного гения одаренного математика и самоотверженности небольшой группы инженеров, разработавших Merlin, мир сегодня мог бы быть совсем другим.

    Истоки Merlin восходят к 1920-м годам, когда появился 21-литровый V12 Kestrel, первый серийный двигатель Rolls-Royce с наддувом. Находясь под сильным влиянием Curtiss D-12, базовая конструкция Kestrel была настолько прочной, что его производные различных размеров и версий производились до конца эры поршневых двигателей компании. Его увеличение до 37 литров привело к появлению Buzzard, из которого гоночная версия 1929 года, названная Rolls-Royce просто «R», в конечном итоге развивала 2500 л. с. R принес Британии победы в гонках гидросамолетов Schneider Trophy три года подряд, мировой рекорд скорости полета 407,5 миль в час и бессрочное владение трофеем. Примечательно, что самолеты-победители были спроектированы Реджинальдом Дж. Митчеллом и построены компанией Supermarine. Таким образом, инженеры и дизайнеры Rolls-Royce и Supermarine подготовили почву для создания пятью годами позже бессмертного Spitfire.

    Установленный на гоночном автомобиле Supermarine S6b двигатель Rolls-Royce Type R помог Supermarine доставить Schneider Trophy в Великобританию и подготовить почву для легендарного Merlin. (Архивы Историнет)

    R также позволил автомобилям установить мировые рекорды скорости на суше, в конечном итоге достигнув 357 миль в час в 1938 году, и лодке, установившей мировой рекорд скорости на воде в 142 мили в час в 1939 году. В результате перед Второй мировой войной двигатель выдерживал или выдерживал все три мировые рекорды скорости на суше, воде и в воздухе.

    Вопреки распространенному мнению, Мерлин не был обесцененным R; вместо этого это была самая важная разработка Kestrel, увеличенная до 27 литров. Другой миф гласит, что двигатель был назван в честь волшебника из легенды о короле Артуре, но на самом деле он просто следовал практике Rolls называть свои рядные авиадвигатели именами хищных птиц. Мерлин — вид сокола с тонкими заостренными крыльями, которые позволяют ему нырять с большой скоростью. Это был правильный выбор с учетом будущего использования двигателя.

    В 1933 году были готовы к стендовым испытаниям первые двигатели, получившие название PV-12 for Private Venture 12-цилиндровый (поскольку на разработку не было выделено государственных средств), мощностью 790 л.с. Двигатель, теперь форсированный до 950 л.с., впервые поднялся в воздух в 1935 году на Hawker Hart, последнем биплане Сиднея Кэмма и предшественнике его Hurricane.

    Типовые испытания выявили множество проблем, особенно в конструкции головки блока цилиндров, подшипников и шестерен, которые необходимо было исправить, чтобы двигатель превратился в практическую силовую установку. К середине 1930-х все еще был ненадежен, неоднократно проваливая гражданские 50-часовые типовые испытания. Казалось, Мерлин никогда не добьется успеха.

    Следует помнить, что в то время Rolls-Royce была относительно небольшой компанией, в которой работало менее 7000 человек. Одновременно с «Мерлином» компания также работала над несколькими другими поршневыми авиационными двигателями и морским «Мерлином» для использования в быстроходных патрульных катерах. В 1938 году компания также занялась разработкой газотурбинных (реактивных) двигателей. К 1945 году в Rolls работало более 55 000 человек.

    Когда сгущались тучи войны и производители самолетов требовали нового двигателя, они продолжали совершенствовать Merlin, следуя принципу сэра Генри Ройса 1915 года, согласно которому определялось самое слабое звено путем постепенного увеличения скорости и нагрузки двигателя, перепроектирования проблемного компонента и перехода к требовать еще больше, даже если это означало уничтожение. Помимо динамометров, приборы того периода были в зачаточном состоянии. Но в компании были техники и механики исключительного таланта и опыта работы в испытательных цехах, которые, как и Ройс, прошли свой путь через длительное ученичество. Они могли мгновенно сказать, когда звук двигателя изменился, и обнаружить начало детонации (детонации), зажав короткий кусок стали между зубами и положив другой конец на блок цилиндров двигателя, работающего на полном газу. Таким образом, у Merlin наблюдался неуклонный рост выходной мощности, который за 12 лет более чем удвоил первоначальный рейтинг, сохранив при этом надежность.

    Компании Rolls-Royce чрезвычайно повезло, что в 1938 году удалось переманить блестящего молодого Стэнли Хукера из Адмиралтейских исследовательских лабораторий. Выпускник Оксфорда по математике, он также работал в аспирантуре по гидродинамике и, вероятно, станет величайшим в мире эксперт в области гидродинамики и термодинамики применительно к наддуву. Во время собеседования Хукера при приеме на работу на заводе в Дерби руководитель работ Эрнест У. Хайвс задал ему вопрос по техническим вопросам. «Я объяснил, как мог, — вспоминал Хукер, — а затем он сказал, наклонившись вперед: «Ты не такой уж инженер, не так ли?» Мне пришлось согласиться, и он ответил: «Ничего, это место полно лучших инженеров в мире, и они научат вас…»

    Крупный план Merlin IX в Spitfire Mk. IIa обнажает свою ахиллесову пяту — большую изогнутую трубку охлаждающей жидкости. (ИВМ АТР10397)

    Придя в Rolls-Royce, Хукер был удивлен, узнав, что наука о наддуве была скудной, несмотря на то, что авиационные двигатели использовали наддув еще до Первой мировой войны. Все формулы, используемые для проектирования нагнетателей, были основаны на параметрах, полученных Королевским авиастроительным заводом он оказался неточным. Хукер подошел к начальнику Экспериментального цеха и попросил показать нагнетатель. — Какой нагнетатель? его спросили. — Подойдет любой, потому что я никогда раньше его не видел. Затем его доставили на испытательный стенд. «Это двигатель «Мерлин». Это передняя часть, к которой крепится пропеллер, а эта хитроумная штуковина в задней части — нагнетатель с шестернями, которые его приводят в движение. И ваша задача — сделать так, чтобы он работал лучше».

    Будучи новым сотрудником и математиком вдобавок, Хукер поначалу не решался ставить под сомнение работу инженеров Rolls, которые создали гигантский нагнетатель, который позволил двигателю R выиграть приз Schneider Trophy и установить новый рекорд скорости полета. Он проверял и перепроверял свои расчеты: цифры были неопровержимы. Модернизация ротора и диффузора привела бы к немедленному увеличению эффективности на 15 процентов, и это было бы только началом. В течение нескольких месяцев Хукер, который никогда раньше не видел авиадвигателя, увеличил мощность Merlin на 30 процентов. (Во время войны он превратил примитивный турбореактивный двигатель Уиттла в серийный двигатель, увеличив его тягу с 1800 фунтов до 5000 фунтов. К тому времени, когда он вышел на пенсию в 19В 67-м году, после того как королева посвятила его в рыцари, сэр Стэнли Хукер принимал активное участие в разработке почти всех современных британских авиадвигателей, в том числе двигателей для сверхзвукового авиалайнера «Конкорд» и прыжкового самолета «Харриер».)

    Многие блестящие инженеры упорно трудились в некоторых случаях в ранние могилы, чтобы разработать Merlin, но именно Стэнли Хукер, применив передовые научные принципы к потоку и сжатию воздуха, в наибольшей степени способствовал увеличению его мощности с 1025 л. с. в начале Второй мировой войны до более чем 2000 лс в итоге. Merlin неизменно превосходил значительно более крупные авиадвигатели.

    Нагнетатель с приводом от выхлопных газов, или турбонагнетатель, кажется, предлагает что-то бесплатно, используя в противном случае потерянную тепловую энергию от выхлопа двигателя для приведения в действие нагнетателя вместо энергозатратного редукторного метода. Это была предпочтительная система наддува для высотных операций для американских военных радиальных авиационных двигателей во время Второй мировой войны. Компания Rolls-Royce экспериментировала с турбонаддувом на своем двигателе Condor III еще в 1923 году. предложил, чтобы энергия выхлопа могла быть использована гораздо более простым способом. Эксперименты с конструкциями выхлопной трубы позволили создать короткую форму эжектора, создающую реактивную («реактивную») тягу, которая добавила скорости самолета, эквивалентной дополнительным 150 л.с. Это было бы потеряно в турбонаддуве. Он предсказал, что главное преимущество турбокомпрессора — поддержание мощности на большой высоте — может быть получено за счет последовательного использования двух нагнетателей, приводимых в движение одними и теми же шестернями двигателя. На самом деле Merlin 61, первый самолет с двухступенчатым нагнетателем, увеличил потолок Spitfire IX с 30 000 до 40 000 футов, а его максимальную скорость — на 70 миль в час.

    Появление в сентябре 1941 года нового Focke Wulf Fw-190A с его 42-литровым звездообразным двигателем BMW стало неприятным шоком для RAF, так как он легко превзошел Spitfire V с двигателем Merlin 45 по скорости и набору высоты. Но уже через несколько недель Rolls выпустил Merlin 61. Его мощность составляла всего две трети от двигателя Fw-190, но он тем не менее производил больше мощности, особенно на больших высотах, где происходило большинство действий. Оснащенный Merlin 61, новый Spitfire IX вернул себе преимущество, удивив пилотов Люфтваффе резко возросшими характеристиками, поскольку оба типа Spitfire выглядели почти одинаково. Маршал авиации сэр Гарри Бродхерст, лучший летчик-истребитель RAF времен Второй мировой войны, живо вспомнил свой первый полет на Spitfire IX, особенно изумленное выражение лица Fw-19. 0, когда Бродхерст с легкостью пробрался мимо него.

    Ремонтники с головой уходят в работу, пока справляются с поврежденным Spitfire Mk. IX на передовом аэродроме в Нормандии, июнь 1944 г. (IWM CL 0186)

    В аналогичной гонке за лошадиными силами с Merlin (а ​​позже и с Griffon) 34-литровый двигатель Daimler-Benz DB 601, который приводил в движение главных противников ранних Spitfire, Messerschmitt Me-109E и F, вырос до 36-литрового двигателя мощностью 1475 лошадиных сил. -hp DB 605 в 109G. Но к тому времени Merlin 61 на Spitfire IX производил 1560 л.с., а в Merlin 70 вскоре он стал 1710. Daimler-Benz наконец расширил серию 600 до 44,5-литрового 603. Он имел всего на 40 л.с. больше, чем Merlin 70, и был слишком тяжелым. для любого из одномоторных истребителей Люфтваффе он был переведен в категорию двухмоторных самолетов. Аналогичный Jumo 211 V12 от другого крупного немецкого производителя двигателей, Junkers, занимал промежуточное положение между DB 601 и 605: 35 литров, но на 19 л. 42 выдавал всего 1400 л.с.

    Сравнительно недостаточная мощность двигателей в Германии была ошибочно приписана нехватке высокооктанового топлива. Но Великобритания вступила в войну с авиационным бензином с октановым числом около 87 «обычный», в то время как у Германии уже был 100-октановый. К 1942 году немцы подняли это значение до 150. Роллс испытал Merlin на бензине с октановым числом 100 и обнаружил, что он будет успешно работать при повышении давления в коллекторе с 43 до 48 дюймов ртутного столба, увеличивая мощность на 135 л. академический интерес, поскольку в резервуарах для хранения RAF не было топлива с октановым числом 100. К счастью, танкер Esso Биконхилл прибыл из Соединенных Штатов незадолго до Битвы за Британию, привезя достаточно нового топлива, чтобы обслуживать Харрикейны и Спитфайры на протяжении всего конфликта. При более высоких допустимых давлениях наддува решающими были дополнительная скорость и скороподъемность. Без него то, что было, по выражению герцога Веллингтона (имеющего в виду битву при Ватерлоо 1815 года) «чертовски малозаметным делом», вполне могло обернуться в другую сторону.

    Иллюстрация ©Джон Бэтчелор, все права защищены (Иллюстрация Джона Бэтчелора)

    Непосредственный впрыск топлива в двигателях Daimler-Benz дал временное преимущество. В бою пилот «Мессершмитта», преследуемый ранним «Харрикейном» или «Спитфайром», мог толкнуть ручку управления вперед и нырнуть, в то время как тот же самый маневр заставлял «Мерлин» отключаться из-за обеднения смеси из-за отрицательной перегрузки. Поплавок карбюратора реагировал бы на то, что сейчас происходит. мысль была «внизу», заливая двигатель на несколько секунд — а несколько секунд могут означать жизнь или смерть в воздушном бою. Пилоты RAF переворачивались в перевернутом положении и оттягивали ручку управления, чтобы сохранить положительную G, но к тому времени их добыча часто ускользала.

    Беатрис «Тилли» Шиллинг, ученый из Королевского авиастроительного предприятия, разработала простой ограничитель потока, чтобы решить эту проблему. Напоминая металлическую шайбу, она обеспечивала максимальный расход топлива, который требовался при полной нагрузке. Устройство стало известно на фабрике Rolls под несколько нескромным названием «Отверстие мисс Тилли». Пилоты Люфтваффе, привыкшие спасаться с помощью пикирования, теперь испытали неприятный сюрприз, обнаружив преследующий их «Харрикейн» или «Спитфайр» все еще позади них. Более поздние модели Merlin, используемые в истребителях, использовали одноточечный впрыск топлива Bendix или Rolls-Royce в проушину крыльчатки нагнетателя, а отверстие мисс Тилли в конечном итоге стало легендой.

    Сторонники радиальных двигателей отмечают, что силовые установки с жидкостным охлаждением более уязвимы к боевым повреждениям: в то время как радиальные двигатели часто продолжали работать даже с полностью выбитым из картера цилиндром, пуля в системе охлаждения его рядного аналога могла вывести из строя полет к быстрому концу. Но хорошо спроектированные двигатели с жидкостным охлаждением, такие как Merlin, могут работать в течение длительного времени за пределами обычных рабочих пределов без перегрева, поскольку жидкостное охлаждение более эффективно, чем воздушное, особенно для головки блока цилиндров и клапанов. И они могли действовать на больших высотах, снижая риск зенитного огня.

    Далеко не деликатный и темпераментный, как утверждают некоторые поклонники «круглого двигателя», «Мерлин» снова и снова доказывал, что может выдержать жестокое обращение и все же доставить домой раненый самолет. Свидетельств о его стойкости множество, в том числе тяжелые бомбардировщики, возвращавшиеся с половиной своих двигателей, выведенных из строя зенитной артиллерией или истребителями, использующие газ и наддув далеко за пределы установленных максимумов на сотни миль. Например, один пилот бомбардировщика написал: «Мне пришлось вернуться из Нюрнберга в Веллингтоне на одном двигателе и использовать максимальный наддув и обороты на Merlin X в течение пяти часов без каких-либо признаков бедствия». В другом инциденте пилот Avro Lancaster, у которого отказал двигатель сразу после взлета, направился в Штутгарт, полностью заправленный топливом и бомбами, используя мощность трех двигателей для набора высоты на протяжении всего полета.

    «Мерлин» служил на всех театрах военных действий, во всех военно-воздушных силах союзников, включая Советы, и был единственным британским двигателем, использовавшимся в американских боевых самолетах. Фактически, именно в P-51 Mustang Merlin, выпускаемый по лицензии как V-1650 компанией Packard Motor Car Company, получил, пожалуй, наибольшую известность.

    Американские прицельные дневные бомбардировки ключевых целей в глубине Германии несопровождаемыми тяжелыми бомбардировщиками Восьмой воздушной армии начались неудачно. К концу весны 1943 года численность люфтваффе росла, а тактика истребителей улучшалась. Потери бомбардировщиков во время налета на Бремен 17 апреля достигли 14 процентов. В июле было сбито 128 бомбардировщиков, 1280 членов экипажа погибли или попали в плен, а половина уцелевших самолетов получила боевые повреждения.

    Предположение, что бомбардировщики, летящие в оборонительных порядках, могут проникнуть в Германию без сопровождения истребителей на всем пути к цели, оказалось катастрофическим повторением опыта люфтваффе против Великобритании тремя годами ранее. Он упорствовал вопреки всем доказательствам по той же причине: не было подходящих истребителей дальнего радиуса действия. Радиус действия Republic P-47, даже с подвесными баками, составлял всего 400 миль. Двухмоторный Lockheed P-38 имел большую дальность полета, но в воздушном бою уступал хорошо управляемым одномоторным истребителям, как и Messerschmitt Me-110 в 1919 году.40. Потери в ходе налетов на Швайнфурт и Регенсбург 17 августа достигли 20 процентов, а ответный налет на Швайнфурт 14 октября привел к невыносимым 27-процентным потерям — 34 процентам, если считать самолеты, списанные по возвращении, — вынудив Восьмую ВВС приостановить рейды до тех пор, пока не будет найдено решение.

    Даже если фабрика подверглась удару, было почти невозможно уничтожить жизненно важные станки и прессы. После того, как обломки были убраны, производство часто возобновлялось в течение нескольких дней. Несмотря на временные сбои, производство немецких истребителей продолжало расти до последних месяцев войны. Немцы просто децентрализовали их производство и сборку на более мелкие заводы-спутники и кустарные предприятия.

    Allison V-1710, единственный американский рядный двигатель, использовавшийся во время Второй мировой войны, был очень похож на Merlin по нескольким параметрам, но ему не хватало потенциала развития мощности и высотных характеристик, из-за чего ранние Мустанги Королевских ВВС с двигателями Allison относились к низкоуровневой фоторазведке. . В результате брака, заключенного на небесах, пять P-51 были оснащены Merlin 65 на исследовательском аэродроме Rolls-Royce в Хакнелле в 1942 году, превратив хороший истребитель в превосходный, быстрее, чем Fw-190 и Me-109 на всех высотах и ​​высотах. превосходит оба практически по всем параметрам. Имея 270 галлонов топлива внутри и два 75-галлонных подвесных бака, Мустанги с двигателем Packard Merlin имели запас хода 7,5 часов. Они могли сопровождать B-17 и B-24 к любой цели в Германии и превзойти любой самолет Люфтваффе на пути туда и обратно. 900:03 Механики работают над одним из четырех двигателей Merlin, которыми оснащен бомбардировщик Avro Lancaster 207-й эскадрильи на аэродроме RAF Bottesford, Линкольншир, июнь 1942 года. (IWM TR 0020)

    Легендарный ас 357-й истребительной группы Кларенс «Бад» Андерсон писал об оборудованном «Мустангом» «Мустанге» в своих мемуарах «Летать и сражаться »: «Мерлин обладал огромным запасом мощности и одинаково хорошо себя чувствовал как на высоте, так и внизу, благодаря двум двухступенчатый двухскоростной нагнетатель». Боб Гебель, который летал на «Мустангах» в составе 31-й истребительной группы на Средиземноморском театре военных действий, объяснил работу нагнетателя в Mustang Ace : «P-51 имел двухступенчатый нагнетатель в системе впуска, который управлялся автоматически с помощью барометрического переключателя. На высоте около 17 000 футов, когда дроссельная заслонка была выдвинута почти полностью вперед только для поддержания нормального крейсерского режима, воздуходувка включалась на максимум, давление в коллекторе подскакивало, и набор высоты можно было продолжить до 30 000 футов».

    Хотя потери бомбардировщиков резко сократились при сопровождении «Мустангов», генерал-майор Джеймс Х. «Джимми» Дулиттл полагал, что Восьмая воздушная армия совершает ту же ошибку, что и Герман Геринг в битве за Британию, заставляя эскорт оставаться ближе к бомбардировщики вместо того, чтобы позволить им свободно перемещаться вокруг и впереди строя. Приняв командование Восьмой дивизией 6 января 19 г.44-го он заметил табличку в штабе VIII истребительного командования: ПЕРВАЯ ОБЯЗАННОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ВОСЬМОЙ ВВС — ВЕРНУТЬ БОМБЕРТЫ ЖИВЫМИ. Дулиттл приказал изменить его на: ПЕРВАЯ ОБЯЗАННОСТЬ ВОСЬМЫХ ИСТРЕБИТЕЛЕЙ ВВС — УНИЧТОЖАТЬ НЕМЕЦКИЕ ИСТРЕБИТЕЛИ. Бомбардировщики будут приманкой, чтобы заманить в ловушку люфтваффе, целью которых будет полное уничтожение его истребительной авиации и достижение превосходства союзников в воздухе над Европой в рамках подготовки ко дню «Д» и предоставление возможности американской и британской авиации бомбить ключевые цели по своему желанию.

    Вскоре целые истребительные группы были допущены к самостоятельной работе, а охотники Люфтваффе стали объектами охоты. Специалисты по связи в Англии отслеживали немецкие радиопередачи и направляли «Мустанги» для атаки вражеских истребителей по мере их формирования. «Мустанги» на свободе уничтожали немецкие истребители, в том числе «Мессершмитт Ме-262», на земле или во время взлета и посадки. В феврале и марте 1944 года Люфтваффе потеряли 4236 самолетов. Хотя производство истребителей в Германии выросло с 24 807 в 1919 г.с 43 до 44 000 в 1944 году, нехватка топлива и безжалостное давление союзной авиации сокрушили люфтваффе. Пилотов убивали быстрее, чем их можно было заменить, и к моменту последнего крупного рейда союзников 25 апреля 1945 года некогда доминирующая сила практически прекратила свое существование.

    Без Р-51 «Мустанг» и его двигателя «Мерлин» союзники не смогли бы добиться превосходства в воздухе над Европой в 1944 году. Вторжение в Нормандию могло быть отложено или даже потерпело неудачу, а война могла затянуться на 1946. ​​Перспектива сильного люфтваффе, оснащенного тысячами поршневых двигателей и реактивных истребителей, не говоря уже о десятках реактивных бомбардировщиков Arado Ar-234, неприятна для размышлений. Вместо этого, как Альберт Шпеер, министр вооружений Гитлера, сказал японскому послу в начале кампании сопровождаемых бомбардировок: «Впервые… начались налеты, которые могут нанести Германии действительно смертельный удар».

    Merlin Mk. 1939 г. У меня была номинальная мощность 950 л.с. К 1945 году Merlin RM17SM прошел летные испытания с постоянной мощностью 2200 л.с., из которых 2640 л.с. были доступны на короткие периоды. Ни один другой двигатель не достиг такого значительного увеличения мощности при сохранении надежной работы. Около 160 000 Merlins было произведено во время Второй мировой войны, более 100 000 — в Великобритании, остальные — Packard в США. другой двигатель. Ими оснащались самолеты большего назначения (девять) и типов (31). Сегодня «Мерлины» продолжают использоваться во многих боевых самолетах в США, Великобритании и других странах, а хриплое рычание двигателей до сих пор можно услышать на авиашоу по всему миру.

    По иронии судьбы, последний вариант Ме-109, построенный в Испании Hispano Aviación HA-1112-M1L Buchón , был оснащен двигателем Merlin 500-45 мощностью 1600 л. с. Оставаясь на вооружении до декабря 1965 года, он позже использовался, замаскированный под Me-190E и G, в таких фильмах, как Battle of Britain , Memphis Belle и The Tuskegee Airmen . Так круг замкнулся: 30 лет назад Rolls-Royce Kestrel приводил в движение прототип Messerschmitt Bf-109.В1.

    Николас О’Делл служил в Королевских ВВС с 1958 по 1962 год. Для дальнейшего чтения он рекомендует: Clash of Wings , Уолтер Дж. Бойн; Поршневые двигатели союзников времен Второй мировой войны , Грэм Уайт; и «Не очень хороший инженер: автобиография » сэра Стэнли Хукера и Билла Ганстона.

    Первоначально опубликовано в выпуске журнала Aviation History за сентябрь 2009 г. . Чтобы подписаться, нажмите здесь.

    Усилия AWT во время Второй мировой войны — Исследовательский центр Гленна

    Двигатель Wright R-3350, установленный на AWT для изучения проблем с охлаждением двигателя Boeing B-29 Superfortress (1944 г. ).

    AWT начал работу в 1944 году и внес свой вклад во Вторую мировую войну, решив проблемы с охлаждением двигателя бомбардировщика B-29 и испытав самые ранние реактивные двигатели страны.

    Обзор

    Вторая мировая война была первой войной, в которой авиация играла доминирующую роль. В то время относительно небольшое количество моделей поршневых двигателей приводило в действие все военные самолеты США. Исследовательской лаборатории авиационных двигателей (AERL) изначально было поручено усовершенствование поршневых двигателей. У AERL было несколько испытательных стендов, динамо-машин и лабораторий, но центральным элементом была высотная аэродинамическая труба (AWT). Уильям Кнудсон из военного министерства пояснил: «Высотная аэродинамическая труба особенно необходима для решения проблем, связанных с охлаждением и выходной мощностью двигателей боевых самолетов, необходимых для ведения боя на высотах от 40 000 до 50 000 футов».

    AWT проанализировал несколько типов поршневых двигателей за последние два года войны, в первую очередь Curtiss-Wright R-3350, которыми оснащался новый Boeing B-29 Superfortress. Однако, несмотря на то, что NACA сосредоточила внимание на поршневых двигателях, большинство исследований AWT во время войны касались нового, более мощного типа двигателя — турбореактивного (газотурбинного). Фактически, самое первое испытание в новом туннеле исследовало самолет Bell YP-59A и его два реактивных двигателя General Electric (GE) I-16.

    Документы

    • Проекты высотной аэродинамической трубы (1944-45)
    • Расписание испытаний AWT (1945)
    • Журнал расследований AWT (1944-58)
    • Визит генерала Арнольда в AERL (1944)
    • Устранение неполадок: Миссия военного времени из Двигатели и инновации (1991)

    Центробежные реактивные двигатели GE

    Концепция реактивного движения возникла сотни лет назад, но ее применение в самолетах было невозможно до 19 века.30-е годы, когда британский инженер Фрэнк Уиттл и немец Ганс фон Охайн независимо друг от друга разработали варианты реактивного двигателя. В этих двигателях использовались большие центробежные компрессоры. Германия впервые подняла в воздух свою версию в августе 1939 года, а Великобритания — в мае 1941 года. GE изо всех сил пыталась превратить чертежи в движок IA. Bell Aircraft включила два I-A в свой XP-59.Аэрокомета. Плохие характеристики самолета в октябре 1942 года побудили GE обновить конструкцию под названием И-16. Последовавшие за этим летные испытания в августе 1943 г. вновь не оправдали ожиданий. Военные организовали для AERL испытания И-16 в своей Статической лаборатории реактивного движения и нового AWT.

    В январе 1944 года YP-59A прилетел в Кливленд для испытаний. Механики отрезали от самолета законцовки крыла и хвост, чтобы он поместился в испытательной секции AWT. 4 февраля исследователи приступили к испытаниям двигателей И-16 на разных высотах. Затем они перепроектировали канал для удаления пограничного слоя, впускные отверстия гондолы и уплотнения охлаждающего воздуха. Последующие тесты показали, что улучшенное распределение воздушного потока уменьшило лобовое сопротивление и увеличило мощность двигателя на 25 процентов. Несмотря на эти усовершенствования, YP-59А оставался слишком проблематичным для боевых действий во время Второй мировой войны, и в конечном итоге от его конструкции отказались. Однако И-16 послужил основой для будущих успешных реактивных двигателей.

    Документы

    • Глава Дело о реактивном движении из Ответственный инженер
    • Разрешение на проведение исследований АВТ двигателя И-16 (1944 г.)
    • AWT Испытания реактивного истребителя (1946 г.)
    В первом испытании нового AWT участвовал Bell YP-59A Airacomet с двумя двигателями GE I-16 (5/2/19).44). Реактивный самолет Bell YP-59A Airacomet в AWT. Испытательный участок туннеля был достаточно большим, чтобы вместить весь самолет с укороченными законцовками крыла (26.03.1945). Модель в испытательной секции AWT перед испытаниями Bell YP-59A и его реактивных двигателей GE I-16 (май 1944 г.). Bell YP-59A с реактивными двигателями GE I-16 готовится в цехе AWT перед испытаниями в туннеле (1945 г. ).

    После разочарования от Bell YP-59A военные заключили контракт с Lockheed в 1943 для разработки нового реактивного истребителя (XP-80A Shooting Star), в котором будет использоваться новейший реактивный двигатель GE. Этот И-40 с тягой в 4000 фунтов был более чем в два раза мощнее И-16. Ускоренное развитие самолета в 1944 году привело к эксплуатационным проблемам и авариям во время его первых полетов.

    Весной 1945 года исследователи NACA установили YP-80A на AWT для изучения характеристик двигателей И-40 на высоте до 50 000 футов. Они также решили конкретные проблемы, такие как перезапуск на большой высоте, регулируемые сопла выхлопных труб и глохание двигателя. Исследования привели к первому перезапуску двигателя на высоте более 20 000 футов и использованию сопла с изменяемым сечением для мгновенного увеличения тяги на 50 процентов. Исследователи также смогли разработать кривую, которая позволила бы масштабировать данные будущих испытаний I-40 на уровне моря до высоты.

    YP-80A Shooting Star был первым полноценным реактивным самолетом, произведенным в США, и первым в стране реактивным самолетом, способным летать со скоростью более 500 миль в час. Shooting Star не внес большого вклада во Вторую мировую войну, но его реинкарнация как F-80 широко использовалась в начале Корейской войны.

    Документы

    • План испытаний GE I–40 в AWT (1944)
    • Ветряная мельница двигателя И-40 (1948 г.)
    • Производительность компрессора I–40 (1948)
    • I–40 Расследование операции (1948)
    • Исследование турбины и выхлопной трубы I–40 (1948 г.)
    Lockheed YP-80A Shooting Star, первый реактивный самолет, полностью изготовленный в США, проходил испытания в AWT с марта по май 1945 года. Топливо просочилось в выхлопную трубу Lockheed YP-80A и воспламенилось при запуске двигателя И-40 (1945 г.). Y-образная напорная труба направляла сжатый воздух непосредственно к впускным отверстиям двигателя для некоторых испытаний в AWT, включая это исследование двигателей GE I-40 на Lockheed YP-80A (19).45). Lockheed TP80S, двухместная версия P-80, прошла испытания в AWT летом 1945 года.

    R-3350 и другие поршневые двигатели

    Военные заключили контракт с Boeing на разработку высотного дневного бомбардировщика, который заменит B-17 Flying Fortress. Получившийся B-29 Superfortress был оснащен четырьмя поршневыми двигателями Curtiss-Wright R-3350 мощностью 2200 л.с. Хотя разработка R-3350 началась в середине 1930-х годов, двигатели столкнулись с проблемами при установке на B-29.дизайн в 1942 году. Несмотря на это и многие другие проблемы с самим самолетом, военные форсировали производство Superfortress. Одной из самых серьезных проблем был перегрев и сгорание Р-3350 при подъеме В-29 на большие высоты, на которых он должен был работать.

    Воздушное командование вызвало новый AERL для расследования и решения проблемы перегрева. На многих объектах AERL проводились испытания двигателей, но основные исследования проводились с мая по 19 сентября.44 в смоделированных высотных условиях AWT. Исследователи определили, что проблемы с охлаждением связаны с непостоянством топливных смесей и плохим потоком воздуха через двигатель. Разработав систему впрыска топлива и перенаправив поток воздуха через цилиндры двигателя, исследователи AERL смогли повысить эффективность использования топлива на 18 процентов. Это расширило дальность полета B-29 и увеличило его возможности вооружения. Модификации были включены в послевоенные модели Р-3350.

    Документы

    • Исследование капота силовой установки В-29 (1946 г.)
    • B–29 Летные испытания крыльчатки впрыска и воздуховодов (1945 г.)
    Boeing B-29 Superfortress на выставке в ангаре во время посещения лаборатории Ассоциацией авиационных писателей в июне 1945 года. Четыре таких массивных 18-цилиндровых двигателя Wright R-3350 приводили в действие бомбардировщики Boeing B-29 Superfortress (апрель 1944 г.). Двигатель Wright R-3350 с створками капота, установленными на AWT для изучения охлаждения (4 июля 1919 г.).44). Боинг B-29 подруливает к ангару AERL в июне 1944 года, чтобы принять участие в интенсивном военном исследовании его двигателей Wright R-3350.

    Сотрудники AERL также использовали AWT для испытаний нескольких других поршневых двигателей для военных самолетов во время Второй мировой войны. Первым был экспериментальный бомбардировщик-торпедоносец Douglas XTB2D-1 Skypirate, оснащенный двигателем R-4360 Pratt & Whitney. В конце 1944 года исследователи изучили аэродинамические проблемы капота двигателя, карбюратора и масляного радиатора AWT. 19 августа45, AERL изучила четыре разных винта на истребителе Republic YP-47M в рамках AWT. Исследователи разработали кривые для определения максимальной эффективности и распределения осевой нагрузки вдоль лопастей винта. В октябре 1945 года AWT использовался для изучения температуры двигателя R-4360 для Lockheed XR-60 Конституция. «Скайпирату» и «Конституции» не удалось выйти за пределы стадии прототипа до окончания войны осенью 1945 года. YP-47M участвовали в боевых действиях в Европе, но в конце войны продолжали иметь проблемы.

    Документы

    • Исследование воздушного винта самолета YP-47M (1946 г.)
    • Исследование масляной системы на самолете XTB2D–1 (1946 г.)
    • Испытания R-4360 для самолета XR-60 (1947 г.)
    Douglas XTB2D-1 Skypirate с двигателем Pratt & Whitney R-4360 встречного вращения в AWT (23.12.1944). AWT использовался для проверки четырех различных винтов для Republic YP-47M на высоте от 20 000 до 40 000 футов (05. 09.1945). Республика YP-47M с четырехлопастным винтом Curtiss 838, установленным на AWT (18.10.1945). Механик устанавливает приборы на двигатель Lockheed XR-60 Wright R-4360-18 внутри закрытой испытательной секции AWT (6 ноября 1945 г.).

    Реактивные двигатели Westinghouse

    Пока GE разрабатывала свои ранние центробежные турбореактивные двигатели, Westinghouse начала работу над реактивным двигателем с осевым компрессором. Немецкие инженеры использовали осевые двигатели в своем успешном истребителе Messerschmitt Me-262. В ответ на военный запрос от ноября 1941 года компания Westinghouse разработала 6-ступенчатую 19-ступенчатуюДвигатель. В начале июля 1943 года 19A стал первым действующим реактивным двигателем, разработанным в США. Самолет Chance-Vought FG-1 Corsair впервые поднял в воздух 19A (как ускоритель с реактивным взлетом) 21 января 1944 года.

    В марте 1943 года компания Westinghouse начала работу над улучшенной версией 19B. Когда в марте 1944 года 19B проходил свои первые испытания, ВМФ запросил еще более мощную версию. Westinghouse создал 10-ступенчатый 19XB. Исследователи AERL использовали AWT для тестирования 19B и 19XB осенью 1919 г.44. Они провели общие исследования производительности при модификации топливных форсунок и камер сгорания. Модели 19B страдали от прорывов в системе сгорания и с трудом перезапускались на высоте, но ранее не испытанные версии 19XB работали хорошо и стабильно перезапускались на высоте до 35 000 футов.

    19XB (J30) использовался в XFD-1 Phantom, первом истребителе ВМС США, а 19B использовался в уникальных самолетах Douglas XB-42A Mixmaster и Northrop XP-79.

    Документы

    • Разрешение на проведение испытаний 19B в AWT (1944)
    • Westinghouse 19B и 19XB Operation (1948)
    • Компрессор Westinghouse 19B и 19XB (1948 г.)
    Осенью 1944 года исследователи использовали AWT для проверки эффективности турбины, ветряка, компрессора и камеры сгорания Westinghouse 19B. Этот реактивный двигатель Westinghouse 19B (приборы на его входе) в течение двух месяцев испытывался в AWT осенью 1944 года. Инженер NACA проверяет сварные швы на компрессоре Westinghouse 19.Двигатель XB в 1946 году. После испытаний натурных реактивных двигателей Westinghouse 19B и 19XB в AWT эта модель двигателя была установлена ​​в тоннеле (21.11.1944).

    Август/сентябрь Территория Дакоты Музей авиации P-47 Обновление

    Аарон в кабине тестирует электрическую систему.

    В этом месяце мы сосредоточились на некоторых из наиболее сложных секций обшивки рулевых поверхностей и галтелей крыла. Электрическая система и радиоприемники также получили свою долю внимания.

    Сложная обшивка

    P-47 имеет несколько участков обшивки необычной формы, которые соединяются швом с многочисленными изогнутыми углублениями. Там, где обшивки перекрываются в этих областях, должны быть созданы изгибы, чтобы поверхность обшивки оставалась гладкой.

    В местах наложения обшивки на руль направления P-47 имеется сложная серия неровностей, которые необходимо воспроизвести на новой обшивке.

    Эти секции обшивки руля были промаркированы таким образом, чтобы в фабричном цеху могли быть изготовлены новые секции, включающие рычажки.

    Этот процесс требуется для нескольких участков обшивки руля направления. Это оригинальные скины, используемые для шаблонов.

    Есть несколько участков обшивки руля направления, требующих этого процесса. Это оригинальные скины, используемые для шаблонов.

    Есть несколько участков обшивки руля направления, требующих этого процесса. Это оригинальные скины, используемые для шаблонов.

    Есть несколько участков обшивки руля направления, требующих этого процесса. Это оригинальные скины, используемые для шаблонов.

    Галтели крыла всегда представляют собой упражнение в замысловатом формировании сложных кривых в алюминиевой обшивке. Рэнди Карлсон приехал из своего цеха Carlson Metal Shaping в Фарго, чтобы выполнить эту специализированную работу.

    Рэнди Карлсон работает над формированием галтелей корня крыла.

    Каждая деталь требует очень точной обрезки. Здесь Рэнди работает с нижней частью передней кромки.

    Эта верхняя секция передней кромки стыкуется с нижней секцией. Это процесс обрезки, подгонки и повторной обрезки небольшими шагами до тех пор, пока деталь не будет идеально совпадать.

    Рэнди работает над идеальной подгонкой верхней и нижней частей.

    За основной секцией крыла галтель поддерживается алюминиевым уголком и узлом формирователя галтели крыла. Эта область находится внутри закрылков.

    Части угловой опоры приклеиваются к фюзеляжу.

    Инструменты и радио

    Аарон продолжает завершать восстановление систем самолета, включая радио и инструменты, поскольку дата завершения P-47 приближается.

    У Аарона есть готовый к установке блок управления питанием IFF (идентификация «свой-чужой»).

    Это основной приемник системы госопознавания, который оказалось очень трудно найти в восстанавливаемом состоянии.

    Приемник госопознавания с другого ракурса.

    Еще одним компонентом системы IFF является селекторный переключатель.

    Полка монтажная для приемника госопознавания — восстановленная оригинальная деталь из 42-27609.

    В Thunderbolt установлено крепление приемника IFF. Новыми деталями являются только резиновые части амортизаторов.

    Приемник IFF был установлен на оригинальное крепление от 42-27609.

    Аарон тестирует автоматические выключатели с помощью этой установки.

    Фото 1 из 2, показывающее, как продвигался процесс проводки главного распределительного щитка пилота от проводов, свернутых при подготовке, через соединения внутри щитка.

    Фото 2 из 2, показывающее, как продвигался процесс проводки главного распределительного щитка пилота от проводов, свернутых при подготовке, через соединения внутри щитка.

    В главном распределительном щитке пилота так много проводки, что Аарону потребовалось довольно много времени, чтобы проложить все правильно, чтобы собрать упорядоченную и аккуратную сборку. Жгуты проводов были связаны, проложены и подключены вне коробки.

    Наступил важный этап восстановления: Аарон впервые в этом месяце включил электрическую систему «Тандерболта».

    Главный распределительный щит пилота выглядит так, когда он закрыт.

    При ближайшем рассмотрении видны детализированные этикетки с трафаретной печатью и травлением.

    Наконец, после многих часов кропотливой работы, пришло время протестировать электрические цепи, поэтому вспомогательное питание подключено (красный разъем).

    Аарон в кабине готов включить цепи.

    Первым хорошим признаком того, что система работает правильно, является работа белого верхнего габаритного огня (справа вверху на фотографии).

    Аарон включает выключатель опознавательных огней под правым крылом.

    Передние красные и задние желтые фонари работают.

    После проверки цепи Аарон добавил центральный зеленый свет.

    Опознавательные огни могут управляться прерывистым переключателем для отправки сообщений азбукой Морзе.

    Нет необходимости в подписи, чтобы рассказать, как проходят электрические испытания!

    Дверцы промежуточного охладителя — еще одна электрическая система. Это двигатель и домкрат, который приводит в движение эти двери. Он отлично работал в электрических тестах.

    Загорается прицел Mark VIII! Рефлекторный прицел Mark 8, установленный на D-23 Thunderbolt, использовался в истребителях USAAF до разработки прицела K-14. Первоначально разработан ВМС США, которые использовали его в таких самолетах, как F4U Corsair, F6F и F8F. Рефлекторный прицел Mark VIII также использовался в P-47D Thunderbolt. Рефлекторные прицелы работали, проецируя «визитную сетку» (также называемую «пиппер») на наклонный кусок стекла, через который пилот целился. (фото ВВС США)

    Освещение главного распределительного щитка пилота работает.

    Внутренние системы фюзеляжа

    Электрические схемы были не единственной системой, которой уделялось внимание в этом месяце. Трубопровод топливной системы и антенное реле были установлены в верхней части хвостовой части фюзеляжа.

    Здесь видна часть трубопровода топливной системы. Селектор основного топлива находится вверху по центру, а слева от него находится топливный фильтр, оба с синими фитингами на верхнем конце на картинке. Черный компонент в левом нижнем углу изображения — это топливный насос дополнительного бака, который соединяется с топливным отстойником дополнительного бака, более темной зеленой частью прямоугольной формы.

    В верхней части фюзеляжа установлено антенное реле для приемника и передатчика связи.

    Здесь показано больше внутренней сантехники системы. Деталь с розовой биркой — это клапан сброса давления. Длинная алюминиевая линия, идущая вперед от выпускного клапана, представляет собой линию наддува бачка. Пневматические баки находятся под давлением около 4 фунтов. на квадратный дюйм за борт выбросом вакуумного насоса с приводом от двигателя.

    Pratt & Whitney Double Wasp R-2800

    P-47 был универсальным и очень успешным истребителем Второй мировой войны. «Тандерболт» эффективно действовал как на большой высоте в качестве эскорта дальнего бомбардировщика, так и на малой высоте в качестве истребителя-бомбардировщика. Во многом этот успех и универсальность можно отнести к радиальному двигателю Pratt & Whitney R-2800, который приводил в действие Thunderbolt.

    Pratt & Whitney R-2800-59, который будет питать P-47, ожидает установки.

    Грэм Уайт в своей важной книге «Поршневые авиационные двигатели союзников» ’ назвал Р-2800 «самым значительным авиадвигателем, построенным в США во время Второй мировой войны» 1 . Также известный как «Двойная оса», другие назвали R-2800 лучшим радиальным двигателем из когда-либо созданных.

    Эти превосходные степени являются мнениями и могут быть предметом разногласий, но что не подлежит сомнению, так это то, что большое количество важных истребителей и средних бомбардировщиков времен Второй мировой войны были оснащены двигателями R-2800. Фактически, во время Второй мировой войны он приводил в действие больше различных типов самолетов США, чем любой другой двигатель.

    Среди наиболее известных — F4U Corsair, Martin B-26 Marauder и PBM Mariner, Grumman F6F Hellcat и F7F Tigercat, Curtis C-46 Commando, Northrop P-61 Black Widow, Lockheed PV-1 Ventura и PV-2. Harpoon, Douglas A-26 Invader и, конечно же, P-47 Thunderbolt.

    Всего с 1939 по 1960 год было произведено 125 334 двигателя Р-2800, из них 114 073 — с 1941 по 1945 год во время войны. 2

    Производство больших двухрядных радиальных продолжено после 1945. Martin 404, Convair CV 240 и 340, C-123 Provider и Douglas DC-6 использовали R-2800.

    Проектирование того, что впоследствии стало Double Wasp, началось в 1936 году. Первоначальная конструкция имела рабочий объем 2600 кубических дюймов, но, узнав, что компания Wright Aeronautical разрабатывает двухрядный радиальный двигатель рабочим объемом 2600 кубических дюймов, Pratt & Whitney увеличила рабочий объем до 2804 кубических дюймов на добавляя чуть более 11 кубических дюймов к рабочему объему каждого цилиндра.

    Одной из основных проблем на пути к успеху этого первого в США двухрядного 18-цилиндрового двигателя был отвод тепла. Проблема была решена за счет использования алюминиевых муфт охлаждения с очень тонкими и многочисленными ребрами охлаждения, сжатыми вокруг хромомолибденовых поковок цилиндров.

    Ярким примером коллективной приверженности американской промышленности поддержке военных действий союзников было то, что Ford, Chevrolet, General Motors и другие американские компании построили R-2800 в качестве субподрядчиков Pratt & Whitney.


    1 Грэм Уайт, Allied Aircraft Piston Engines , Society of Automotive Engineers, Inc., 1995, стр. 222

    Реклама Chevrolet времен Второй мировой войны с упоминанием R-2800, фото с сайта The Truth About Cars, https://www.thetruthaboutcars.com/2011/05/for-memorial-day-the-arsenal-of-democracy-the -independents/, по состоянию на 30 сентября 2021 г.

    Охлаждающие ребра на цилиндре R-2800 были тонкими и точно спроектированы так, чтобы максимизировать поток воздуха через два ряда по 9 цилиндров в каждом.

    Р-2800 выпускался более чем в 40 вариантах, но на Р-47Д-23РА использовалась версия Р-2800-59.. Оснащенный усовершенствованным турбонагнетателем General Electric C-23, dash 59 мог развивать мощность 2000 л.с. на взлете и 2300 л.с. в бою с использованием впрыска воды.

    Более поздние версии двигателей серии C, достигшие мощности 2500 л.с., использовались в моделях P-47 M и N.

    В R-2800-59 использовались магнето General Electric; на этом изображении они окрашены в черный цвет. Многие из этих магнето также были построены компанией Briggs & Stratton во время Второй мировой войны, что является еще одним примером приверженности промышленности США «Арсеналу демократии».

    Одноступенчатый нагнетатель монтируется на задней части картера и в сочетании с турбонагнетателем C-23 обеспечивает отличные характеристики на большой высоте.

    Во время Второй мировой войны R-2800 прославились тем, что уцелели после повреждений, которые остановили бы любой другой двигатель.