Авиационный двухтактный. Rolls-Royce Crecy
Rolls-Royce Crecy - необычный авиадвигатель даже для британского авиапрома, выделяющегося большим разнообразием подходов в деле конструирования моторов для самолетов. Потому что Crecy - единственный двухтактный авиадвигатель большой мощности. На легком топливе разумеется, двухтактных авиационных дизелей было достаточно.
Для применения в авиации основное достоинство двухтактного двигателя большая на 60-70%% мощность при тех же габаритах, основные недостатки - больший расход топлива, масла и воздуха. Остальные минусы в разной степени компенсируются вводом различных технических решений, которые впрочем уменьшают плюсы двухтактника - простоту устройства и в меньшей мере компактность, или не существенны для авиамотора, особенно в военное время - это про меньший ресурс.
История двухтактника от R-R началась в декабре 1935 году когда в Министерстве Авиации Великобритании начали обсуждать создание нового мощного двигателя, предназначенного для скоростного истребителя-перехватчика. Участвующий в обсуждении знаменитый ученый-двигателист Harry Ricardo предложил двухтактный мотор, заказчик на предложение согласился. Вторая половина 30х годов была посвящена изучению свойств такого мотора, первый прототип Crecy был изготовлен в железе в 1941. К этому времени определили на какой самолет "Креси" будет ставится - на Spitfire. На испытаниях мотор показал 1400л.с. плюс большую дополнительную тягу создавал выхлоп, 30% от тяги пропеллера! Однако были проблемы с вибрацией и охлаждением поршней и втулок.
Первый экземпляр "Креси" проработал более 450 часов и испытывался до 45 года, в 43 его переделали в Crecy MK II с отдельными блоками цилиндров, а не выполненными единой деталью как раньше. Следующие экземпляры мотора успешно проходили и 25 и 50 часовые тесты на непрерывную работу.
В течение войны приоритет работ над "Креси" был низким, всего было изготовлено и испытано шесть моторов плюс восемь отдельных двухцилиндровых V-образных секций. Три последних мотора в 1944-1945 годах получили турбину. А в декабре 1945 работы над двигателем прекратили из-за отказа от дальнейших работ над поршневыми моторами в связи с переходом на реактивную тягу.
1.
Crecy представлял собой V-образный двухтактовый двигатель с развалом цилиндров в 90 градусов, с жидкостным охлаждением, с непосредственным вспрыском топлива и гильзовым распределением. Обе этих технологии усложняли устройство мотора, зато давали наибольший выигрыш для двухтактника - топливо-воздушная смесь сжигалась эффективно, воздухообмен в цилиндре проходил наиболее оптимальным образом. Мощный выхлоп, большой расход воздуха и топлива обусловили появление на "Креси" турбины, вращаемой выхлопными газами, аналогичной применяемой на первом английском ТРД Whittle W.1, но в половинном масштабе. Причем вал турбины был общим с коленчатым валом мотора, так что эта система являлась турбокомпаундом, а не классическим турбокомпрессором. Естественно на моторе стоял и одноступенчатый нагнетатель, с изменяемым углом установки лопастей вентилятора. Система маслоснабжения была аналогичной стоявшей на четырехтактниках, лить масло в бензин как это делается на легких двухтактных моторах, не было нужно.
ТТХ (расчетные)
Диаметр цилиндра, мм 129,5
Ход поршня, мм 165,1
Объем, л 26
Вес сухого, кг 862
Топливо, октановое число 100
Редукция 0,451:1
Выходная мощность, л.с. 2729
Степень наддува 7:1
Расход топлива, л/ч 388,2 при 2500 об/мин
Как видно из ТТХ двигатель работал на относительно невысоких для "обычных" авиамоторов оборотах - 2500 об/мин. Согласно Рикардо при повышении оборотов 2хтактника затраты мощности на очистку и заполнение цилиндра будут здорово увеличиваться, что очень снизит его эффективность относительно 4хтактника.
На испытаниях 21 декабря 1944 предпоследний Crecy (s/n 10) выдал 1798 л.с. без подключения турбины. Ожидалось что с ней он мог выдать 2500л.с.. Перспективы двигателя при дальнейшем совершенствовании оценивались очень высоко. Хотя есть и другое мнение: в ходе испытаний "Креси" выявились серьезные проблемы с охлаждением цилиндров. Вызвано это было видимо выбранным способом подачи воздуха в цилиндры - с продувочными окнами, и повышенным расходом масла, характерным для двухтактных двигателей. Несмотря на всякие технические ухищрения на момент окончания работ решить задачу полностью не удалось.
2.
Предполагалось что Crecy в воздухе будет тестироваться на Hawker Henley, в марте 43 был даже выделен s/n L3385. Но до установки мотора на самолет дело так и не дошло. Перед этим, летом 41го, макет "Креси" примерили на Supermarine Spitfire Mk II, а в марте 1942 вышел официальный доклад, в котором сравнивали перспективы Спитфайра с Griffon'ом и Crecy. Было признано что планер "Спита" не выдержит мощности двухтактника, а вот дефорсированная версия "Креси" даст истребителю большее преимущество по сравнению с "Гриффоном". Для справки - серийный Griffon 65 выдавал 2220л.с. при весе 900кг.
У R-R Crecy можно сказать был парный двигатель на тяжелом топливе - авиадизель Napier Nomad. Тоже двухтактный, тоже 12 цилиндровый рядный, тоже с турбокомпаундом и жидкостного охлаждения. Но оппозитный, выдавал 3150л.с. при весе в 1620кг. Был создан в 1949, проект мотора умер в начале 50х, и к нему кстати тоже приложил руку Рикардо. "Номад" считается одним из наиболее совершенных поршневых авиамоторов, возможно шанс стать таковым был и у Crecy.
3.
4.
5.
6. Фронтальная площадь двигателя - 0,6м2, но вместе со всей "обвязкой" она получается совсем немалой - 1,33м2.
7.
8.
Источники:
Г.Р.Рикардо. Быстроходные двигатели внутреннего сгорания
en.wikipedia.org
www.warbirdsforum.com
www.ww2aircraft.net
www.enginehistory.org
http://wktodd.webspace.virginmedia.com/animations/animsic.html
...