Ниже представлена справка официальных победителей гонок на приз Шнейдера [47]. 2 page

В отличие от летящего самолета, имеющего внешние, хорошо видные обтекаемые «красивые» аэродинамические формы, «красоту» двигателя внутреннего сгорания трудно увидеть. Требуется интеллектуальное усилие, чтобы в этом нагромождении «железа» распознать чудо инженерной мысли. Все самое интересное в авиамоторе происходит внутри.

Как известно, первый в мире установившийся управляемый полет самолета‑биплана «Флайер» («Летающий») конструкции братьев Райт с мотором Тэйлора мощностью 12 л.с. и массой около 80 кг (удельная мощность – 0,15д л с./кг) состоялся 17 декабря 1903 г. С выбором мотора для первого в мире самолета была проблема: ни один из существовавших тогда автомобильных моторов не обеспечивал необходимой для самолета удельной (на 1 кг массы) мощности. Больше, чем 0,06, автомобильные моторы того времени не имели, а нужно было по крайней мере 0,125. Требуемое соотношение было достигнуто инновационным для того времени применением алюминиевого литья для корпуса. Мотор для «Флайера» был четырехцилиндровый, с горизонтальным расположением цилиндров жидкостного охлаждения. Диаметр цилиндра и ход поршня DxS составляли 102*102 мм («квадрат»). Два пропеллера приводились цепной передачей. Вообще‑то надо было исхитриться, чтобы полететь. Братья Райт в первую очередь были специалистами по аэродинамике, в том числе и по аэродинамике пропеллера. Именно благодаря разработанному ими очень эффективному пропеллеру, т. е. преобразователю мощности мотора в силу тяги, удалось максимально использовать весьма ограниченную мощность мотора. Вообще, при изучении истории авиамоторов нельзя забывать о движителях – пропеллерах – воздушных винтах. Их история не менее интересна, а сами винты развиваются до сих пор. И это неслучайно: для дозвукового экономичного полета винт является идеальным движителем. Сегодня снова стоит задача разработки эффективных многолопастных винтов с низким уровнем шума для перспективных магистральных самолетов.

«Фишкой» же пропеллера Уилбура Райта была примененная им стреловидность лопасти в концевых сечениях, так называемый «end bent» («отогнутый конец»), уменьшающий так называемую статическую дивергенцию винта, т. е. раскрутку под влиянием аэродинамических сил.

Братья Райт «обхитрили» профессора Самюэля Лэнгли, тоже готовившего полет своего самолета «Аэродром» с мотором Мэнли – Бапьтцера мощностью 52 л.с. в 1903 г. Мощности 12 л.с. не хватало, чтобы разогнаться «Флайеру» до скорости отрыва 45 км/час по дорожке длиной 20 м, и братья Райт «нашли» место в Северной Каролине с постоянно дующим встречным ветром 30 км/час для взлета. Мотор конструкции Мэнли имел существенно лучшую (более, чем в 3 раза) удельную мощность в сравнении с мотором Тэйлора, но Лэнгли не повезло. Его «Аэродром» поднял в воздух Гленн Кёртис только в 1913 г., когда Лэнгли уже не было на этом свете. Отношение мощности мотора к его массе в результате технического прогресса эволюционировало от 0,55 л. с./кг (мотор Мэнли – Бапьтцера) до 2,2 л с./кг (Кертис – Райт R‑3350).

Несомненно, в начале XX века передовой авиационной державой была Франция. То, что первый полет самолета с мотором был совершен в США братьями Уилбуром и Орвилом Райтами, есть историческая случайность. Развитие моторостроения определяло тогда успех в авиации. Первым мотором, спроектированным специально для авиации, был ставший знаменитым «Антуанетт», V‑образный мотор водяного охлаждения мощностью 24 л.с. и отношением мощности к массе 0,5 л.с./кг. Его разработал в 1902 г. француз Леон Левавассер (Levavasseur). В этом моторе были применены инновации: легкие алюминиевые корпуса, функцию тяжелого маховика, сглаживающего крутящий момент на валу, выполняло увеличенное до 8 количество цилиндров, выполненных по схеме «V». В результате длина 8‑цилиндрового мотора была такой же, как 4‑ цилиндрового. Самой тяжелой частью мотора тогда были цилиндры, изготавливаемые литьем из чугуна. Стенки цилиндра имели толщину 5 мм. Для снижения их массы Левавассер уменьшил ход поршня и соответственно длину цилиндров, и увеличил число оборотов до 1100 об/мин. Рубашка охлаждения была выполнена из тонкого листа латуни. Разработана была и новая система подачи масла. Правда, первые авиамоторы не имели карбюратора, и поэтому управление режимом мотора было затруднено. Поскольку первый заказ этого мотора от Вооруженных сил Франции для постановки на дирижабли задерживался (как обычно), то Левавассер предложил свой мотор для гоночных лодок. Сделка состоялась, а по первому имени дочери главного спонсора конструктор и назвал свой мотор. Успех был полный. Более того, эта гоночная лодка постепенно стала приобретать черты гидросамолета (плоское днище и т. п.), т. е. летающей лодки, в некотором смысле явившись предком последней, появившейся через пять лет.

В 1905 г. во Франции был объявлен приз 50 тыс. франков тому, кто совершит первый «официально зарегистрированный полет». В борьбу за приз включились все конструкторы самолетов. Приз выиграл пилот‑бразилец, живший во Франции, Santos‑Dumont (Сантос‑Дюмон) на самолете‑биплане собственной конструкции с мотором «Антуанетт» мощностью 50 л.с., пролетев 12 ноября 1906 г. дистанцию 220 м. Все его тогдашние конкуренты (Фербер, Делагранж, Блерио) опоздали. Считается, что если США (братья Райт) были пионерами в разработке системы управления самолетом, то Европа (Франция) – пионером в разработке настоящего авиамотора. На первом этапе становления авиации моторостроение, будучи исторически старше, технологически опережало развитие самолетостроения.

Далее многие пытались разработать хороший авиамотор, но только двум конструкторам удалось сделать шаг вперед в этой области техники: Луи Сегену из фирмы «Гном» и Луи Рено из автомобильной фирмы «Рено». В 1905 г. Луи Сегеном была создана фирма «Гном» для производства оригинального звездообразного ротативного (с вращающимися 7‑цилиндрами и неподвижным валом) двигателя. Объединившись в 1915 г. с фирмой «Рон» (Луи Верде), «Гном и Рон» произвели за время Первой мировой войны 100 тыс. (!) двигателей одно‑ и двухрядных звезд (воздушного охлаждения) в классе мощности 50… 150 л.с. Обладая хорошей плавностью хода благодаря массивному маховику вращающегося корпуса, ротативная схема имела ограничения по мощности до 200 л.с. из‑за больших вентиляционных потерь и создавала большой гироскопический момент на конструкцию самолета при его эволюции. Кроме того, большой проблемой ротативного мотора была смазка: масло не могло быть собрано в картере, как это обычно делается, из‑ за действия центробежных сил. Следствием этого был повышенный расход масла и необходимость защиты летчика от масляных капель. Знаменитый шарф «Красного барона» (Рихтгофена) и других летчиков, летающих на самолетах с «Гномами», выполнял вполне прозаическую функцию – протирать защитные летные очки от капель масла. Единственным типом масла, которое годилось для смазки «Гнома», было касторовое. Только оно не смешивалось с топливом в кожухе и сохраняло свои смазочные свойства при повышенных температурах. Рассказывают, что многие летчики были взяты в плен, когда они садились на вражеской территории в надежде докупить в аптеках касторового масла для дозаправки. Наконец, мотор «Гном» был однорежимным – всегда работал на максимальном режиме. Снижение режима при посадке осуществлялось периодическим выключением и включением зажигания (по сути, известная широтно‑импульсная модуляция), что приводило к периодической работе мотора на авторотации. Тем не менее этот мотор получился легким для того времени. Его удельная мощность составляла 0,5 л.с./кг. Однако к 1920 г. ротативные моторы воздушного охлаждения сходят со сцены – требовались большие мощности, которые эта схема обеспечить не могла.

Еще в 1906 г. французский инженер Роберт Эно Пельтри разработал теорию звездообразного мотора воздушного охлаждения и построил веерообразный (из‑ за опасения залива маслом нижних цилиндров в случае симметричной «звезды») пятицилиндровый мотор REP (по своим инициалам), который, однако, оказался неудачным – решить проблему охлаждения не удалось. Исторический перелет через Ла‑Манш Блерио совершил на самолете своей конструкции, оснащенном трехцилиндровым мотором воздушного охлаждения Анзани мощностью 25 л.с. (с отношением мощности к массе около 0,4), сконструированным для гоночного мотоцикла. Мотор перегревался, но судьба улыбнулась Блерио – во время полета пошел дождь и охладил мотор. Англичане, конечно, не могли отставать от французов и через год после полета Блерио через Ла‑Манш, или «Английский Канал», перелетел туда и обратно без посадки вскоре погибший Чарльз Ролле, один из основателей знаменитой моторной фирмы.

Успешным конкурентом «Гнома» к началу Первой мировой войны оказался рядный мотор воздушного охлаждения «Рено» V8 мощностью 60 л.с. Эта была полная противоположность «Гному» – стационарный, рядная схема. Однако, несмотря на алюминиевый корпус, мотор «Рено» был тяжелым: его удельная мощность была существенно меньше (0,33) уже достигнутого тогда уровня весового совершенства 0,5 л.с./кг. У «Гнома» был больший расход топлива и масла, а «Рено» был тяжелее. Что лучше?

Судьбе было угодно провести прямое сравнение моторов‑конкурентов. Подобно братьям Райт в США, во Франции тоже были известные авиаконструкторы‑братья Фарман: старший Морис и младший Анри. Но, в отличие от Райтов, Фарманы были конкурентами. Оба строили свои самолеты‑бипланы, которые были аэродинамически подобны, но Морис строил самолет большего (площадь крыла была больше в 1,5 раза, чем у самолета Анри) размера с мотором «Рено», а Анри‑меньшего – с мотором «Гном». Оба самолета участвовали в 1910 г. в соревнованиях на кубок Мишелин на дальность полета и показали практически одинаковую дальность‑464 км. Победу тогда присудили Морису и… мотору «Рено». Вплоть до Первой мировой войны по несколько раз в год рекорд дальности переходил от Мориса к Анри и обратно, достигнув 1000 км. Моторы «Рено» в модификациях 80 л.с. 110 л.с., и 130 л.с. в большом количестве строились в разных странах, включая Россию, Италию, Испанию и Японию.

В Барселоне (Испания) швейцарский инженер Марк Биркигт создает фирму для производства спортивных автомобилей, названную им «Испания‑Швейцария» (Hispano‑Suiza). В 1911 г. он переводит ее во Францию и начинает заниматься авиацией. Успех этой фирмы тоже связан с инновацией – литой конструкцией блока цилиндров (до этого цилиндры выполнялись отдельными агрегатами) двигателей с жидкостным охлаждением, что позволило повысить их жесткость и соответственно уменьшить массу мотора.

Подобно Биркигту, пришедшему в авиацию из автогонок, такую же эволюцию совершили и две другие, ставшие ведущими авиамоторными фирмами: «Аллисон» (США) и «Роллс‑Ройс» (Великобритания). Джеймс Аллисон, успешный предприниматель и автогонщик, в 1917 г. после вступления США в мировую войну перешел от переделки и ремонта гоночных автомобилей к производству компонентов одного из самых удачных и распространенных авиамоторов жидкостного охлаждения того времени «Либерти» L‑12 (400 л.с., год создания 1918‑й) и завоевал хорошую репутацию, особенно после разработки его фирмой надежных подшипников для «Либерти». Мотор «Либерти», названный так в знак «борьбы за свободу» (против императорской Германии), уже имел показатель удельной мощности 1 л.с./кг. Принципом проектирования «Либерти» была возможность его массового производства на заводах, производящих не авиационные моторы (которых было мало в то время в США), а автомобильные. Отсюда – конструкция с отдельными цилиндрами (не в блоке), позволяющая, кроме того, наращивать мощность добавлением числа цилиндров. Требованиями американского правительства задавалось три типоразмера мотора. Самые крупные производители автомобильных моторов – Паккард и Холл‑Скотт – имели опыт работы только с раздельными цилиндрами. Всего было выпущено свыше 20 тыс. моторов «Либерти». Несмотря на смерть основателя фирмы «Аллисона» в 1928 г. и приобретение его активов компанией «Дженерал Моторе» (в собственности до 1993 г., после чего с 1995 г. – во владении Роллс‑Ройса), его имя сохранилось в марках моторов. А на базе все того же «Либерти» был разработан удачный мотор Второй мировой войны «Аллисон» V‑1720.

В Великобритании в 1912 г. в Фарнборо на деньги правительства был создан центр исследования самолетов и моторов (R.A.F., Royal Aircraft Factory, или «Королевский авиационный завод», позже в 1929 г. замененное название на R.A.E., Royal Air Establishment – Королевская Авиационная организация – в связи с введением аббревиатуры RAF «Royal Air Force», для Королевских ВВС). Однако до начала Первой мировой войны дела шли не очень успешно. Английская авиация полностью зависела от иностранных разработок моторов, в первую очередь рядного мотора воздушного охлаждения «Рено» V8 (80 л.с.). С копии этого мотора, воспроизведенного в госкомпании (90‑сильного R.A.F. 1а) началась история английского авиамоторостроения. Кроме Рено, по лицензии производились также ротативный «Гном», «Испано‑ Сюиза» V‑8, «Austro‑Daimler», модификация которого на фирме Сиддли получила название «Пума».

Вообще именно для Великобритании (и довоенных, т.e. до 1939 г. в США) было характерным присвоение моторам не условных индексов, а «собственных» имен. В этой характерной претенциозности тоже проявился начальный этап инновационной волны. Знаменитая фирма «Роллс‑Ройс», основанная в 1906 г. выпускником Кембриджа, автодилером Хоном Чарльзом Роллсом, продававшим в Лондоне автомобили Пежо, и собственником компании по производству электрооборудования в Манчестере Генри Ройсом с энтузиазмом занималась созданием мотора для гоночного автомобиля «Silver Ghost» («Серебряный Призрак»). Этот мотор жидкостного охлаждения имел шесть цилиндров. В 1910 г. Ролле погиб в автокатастрофе, а в 1914‑м началась мировая война.

Первым госзаказом частной фирме «Роллс‑Ройс», расположенной в Дерби, было задание разработать аналог «Рено» V8, затем – мотор воздушного охлаждения мощностью 200 л.с. Но ни то, ни другое не нравилось Генри Ройсу. Ройс выбрал схему жидкостного охлаждения и удвоил число цилиндров своего мотора до 12. Получился Eagle («Орел», 1918 г.) первоначальной мощностью 225 л.с. («Орел‑1»), позже форсированный до 360 л.с. («Орел‑8»). Как только началось бурное развитие авиации во время Первой мировой войны и далее в 1920‑е гг. и потребовались моторы различной (в первую очередь большей) мощности, сэр Генри Ройс (умер в 1933 г.) разработал на базе этого «Орла» серию «хищных» моторов: уменьшенную копию «Орла» Falcon («Сокол») мощностью 205–285 л с., стосильного Hawk’a («Ястреба») – аналога «Рено V8» – и мощный Condor («Кондор»). «Кондор» мощностью 550–600 л.с., появившийся в конце войны, предназначался для дальних бомбардировщиков с радиусом действия до Берлина. Но в 1918 г. война закончилась, щедрые госзаказы прекратились.

В этой ситуации выжили только частные фирмы, в частности «Нэпир и сын» (D.Napier & Son) и «Роллс‑Ройс». «Нэпир», занимавшаяся до войны автомобильной продукцией, с началом войны тоже получила госзаказ на участие в качестве субподрядчика в разработке авиамотора, получившего обозначение по первым буквам названия госкомпании R.A.F.3a. Однако уже в 1916 г. фирма «Нэпир» (конструктор – Роуледж) самостоятельно разработала мотор Lion («Лев») мощностью 500 л.с. Серийный выпуск этого мотора начался уже после войны и продолжился в 1920‑е гг. «Лев» имел 12 цилиндров, расположенных по 4 цилиндра в три ряда (оригинальная W‑ образная схема рядов цилиндров). Позже по такой же схеме строились уже 18‑цилиндровые моторы (по 6 цилиндров в ряд).

В конце войны фирмой «Нэпир» был разработан первый 1000‑сильный мотор. Это был 16‑цилиндровый X‑ конфигурации (4x4) мотор Cub («Куб»), который устанавливался на однодвигательные бомбардировщики «Авро» и «Блэкберн». Однако окончание войны ограничило серию первого «тысячника». В 1929‑м фирмой «Нэпир» был разработан еще более мощный (1320 л.с.) мотор жидкостного охлаждения с нагнетателем с неслыханно большой общей степенью сжатия, равной 10, для рекордов («гоночный Лев»). «Роллс‑Ройс» тоже работала над мощным 16‑цилиндровым мотором Х‑конфигурации (4x4) расположения цилиндров. Но время серийных «тысячников» еще не пришло. Все эти моторы имели малый ресурс и были тяжелы – технологии еще не позволяли делать их относительно легкими. К этому времени достигнутое отношение мощности к массе мотора (л.с./кг) было уже равно 1.

В начале 1920‑х гг. фирма «Кертис» в США опередила всех, разработав удачный, оптимальный (лучший) для того времени, 12‑цилиндровый мотор жидкостного охлаждения D‑12 мощностью 350 л.с. Этот мотор с классической V‑схемой расположения цилиндров явился дефорсированной (1800 об/мин) модификацией передового для того времени 400‑сильного мотора «Кертис» К‑12 (1917 г.) конструкции Чарльза Киркхэма (С. Kirkham) с гем же соотношением диаметра и хода поршня (114x152 мм). Мотор К‑12 задумывался как компактный авиационный мотор: его ширина не должна была превышать ширину плеч пилота, число оборотов достигало 2800 об/мин, блок цилиндров – литой по типу Hisso («Испано‑Сюиза»), но без использования лицензии (лицензией «Испано‑Сюиза» обладала фирма «Райт‑Мартин»), т. е. оригинальной конструкции.

Однако он опередил свое время: деревянные винты на съем мощности 400 л.с. не могли работать с такими оборотами – требовался редуктор, при отливке корпусов было много брака. Надежный редуктор сделать не удалось. В D‑12 отказались от блочной конструкции, вернувшись к раздельным цилиндрам, и снизили обороты. Мотор D‑12 получился надежным, дешевле, чем его прямой конкурент «Либерти», смалым лобовым сопротивлением и хорошими весовыми характеристиками (отношение мощности к массе мотора составляло 1,25 л.с./кг). Это позволило ему в составе самолета «Кертис» выиграть дважды кубок Шнейдера, опередив французский «Ньюпор» с лучшим авиамотором того времени «Испано‑Сюиза». Именно с этим мотором D‑12 была достигнута максимальная скорость того времени (середина 1920‑х гг.) – 320 км/ч. А проблему качества отливок блоков цилиндров решили только к середине 1930‑х гг. Последним в ряду моторов жидкостного охлаждения фирмы «Кертис» был разработанный в 1928 г, накануне Великой депрессии, мотор Conquerer («Завоеватель») мощностью 600 л.с. классической V‑образной схемы с 12 цилиндрами. Этот мотор имел хорошие весовые характеристики: отношение мощности к массе мотора составляло уже более 1,5, но… наступил экономический кризис, и «Кертис» была вынуждена объединиться с фирмой «Райт», которая в то время уже перешла на моторы воздушного охлаждения.

Всего в США за сорокалетнюю эпоху (1903–1943 гг.) было разработано 30 типов оригинальных (нелицензионных) поршневых моторов, вошедших в серию. Это, безусловно, великолепный результат, свидетельствующий о лидерстве американской инженерной школы в этой области. Другой вопрос, что в США «проспали» начало новой инновационной волны – разработку турбореактивных двигателей, где лидером стала Германия, но об этом – дальше.

Подлинно авиационными являются именно моторы воздушного охлаждения (до появления авиации их просто не было, да и вне авиации они неприменимы). Родиной стационарных (неротативных) авиамоторов воздушного охлаждения большой мощности является Великобритания. Уже в 1917 г. на заводе «Космос» Роем Федденом были спроектированы сразу двухрядные 14‑цилиндровые «Меркурий» (315 л.с.) и «тысячник» 18‑цилиндровый «Геркулес». Однако пришлось сдавать назад – надежное охлаждение двухрядных звезд тогда организовать не удалось. Зато однорядный девятицилиндровый мотор «Юпитер» (400 л.с.), созданный уже в 1918 г. под руководством Роя Феддена на том же заводе «Космос», оказался надежным. «Космос» впоследствии получил название «Бристоль», а после объединения с фирмой Сиддли «Армстронг» сформировалась известная фирма «Бристоль‑Сиддли» до очередного объединения ее с «Роллс‑Ройсом» уже в 1960‑е гг.

Лицензия на производство модернизированного «Юпитера‑VI» мощностью 535 л.с. была приобретена французской фирмой «Гном‑Рон», где он строился с 1923 г., а также (уже после приобретения у «Гном‑Рона») в СССР (на заводе № 29 в Запорожье под маркой М‑22), Германии («Сименс»), Японии, Чехословакии, Польше. Англичане же на основе «Юпитера» выпустили малотиражную «планетную» серию в классе мощности 200–300 л.с. («Титан», «Нептун»), Следы деятельности Роя Федцена обрываются уже после Второй мировой войны: в 1948 г. под его маркой был сделан турбовинтовой двигатель «Fedden Gotswold» мощностью 1350л с. с хорошими весовыми характеристиками – отношение мощности к весу двигателя составляло 4, т. е. с каждого килограмма веса в турбовинтовом двигателе снималось мощности в два раза больше, чем в поршневом.

Первый девятицилиндровый (114x140) авиамотор воздушного охлаждения большой тогда мощности (220 л.с.) фирмы «Райт» – «Wright Whirlwind J‑5» (создан при участии известного британского конструктора моторов воздушного охлаждения Samuel Heron, или, в русской транскрипции, Самюэля Герона) появился в 1925‑м. Помогло этому и приобретение английских патентов. Линдберг в 1927 г. совершил свой знаменитый перелет через Атлантику (Нью‑Йорк – Париж) на самолете «Spirit of St. Louis» («Дух Сан‑Луи»), оснащенном этим мотором. После этого авиамоторы воздушного охлаждения завоевали всемирный авторитет – была подтверждена их надежность при лучших весовых характеристиках. Эта надежность была обеспечена кропотливой работой над охлаждением цилиндров и выпускного клапана, имеющего температуру до 300° Цельсия.

История другой знаменитой фирмы «Пратт‑Уитни», конкурента «Райт» связана с именем Рентшлера. Фредерик Рентшлер, выпускник Принстонского университета (1909 г.) с большими семейными связями в финансовых кругах, во время Первой мировой войны ставший лейтенантом, занимался приемкой авиамоторов на заводе, т. е. был военпредом. После окончания войны он думал вернуться в семейный бизнес: отец не одобрял его занятие авиацией, говоря: «Авиация – это чертовски дурацкий бизнес, только для спортсменов» (Sullivan, р. 2). Однако он «заболел» авиацией и после войны в 1919 г. пришел на фирму «Райт» и проработал на ней пять лет. Именно здесь он и создал уникальный конструкторский коллектив. К этому времени он уже дозрел до того, что ему захотелось создать самостоятельную компанию. Но для этого нужна была рыночная ниша для авиамоторов. И тут как раз началось строительство авианосцев, вернее, переделка двух тяжелых крейсеров «Саратога» и «Лексингтон» в авианосцы. А для них потребовалось 200 самолетов и соответственно легких мощных моторов. Рентшлер обещал адмиралу Моффету, начальнику авиации ВМФ, создать легкий мотор воздушного охлаждения мощностью 400 л с. Тот поддержал идею, но федеральных денег на разработку опытного образца не было. Тут‑то и помогли семейные и дружеские связи: некоторая сумма свободных денег на этот проект нашлась и была вложена в предприятие («венчур») на базе станкостроительной фирмы «Pratt & Whittney» в Хартфорде (штат Коннектикут). Основатели базовой фирмы (1860 г.) Фрэнсис Пратт и Амос Уитни начинали как механики на заводе Кольта по производству оружия – пистолетов «кольт» – в Хартфорде. В этом смысле Коннектикут был идеальным местом для новой машиностроительной компании, готовящейся производить продукцию с повышенными требованиями к точности изготовления, т. е. такие прецизионные изделия, как авиамоторы. С квалифицированными кадрами там все было в порядке. Нужны были только деньги, оборудование и помещение. Деньги нашлись, подыскали и помещение – старый автомобильный завод, использовавшийся как склад для сигарного табака.

И вот в 1925 г. Рентшлер, как бы сейчас сказали, главный конструктор, покидает фирму «Райт» вместе с группой конструкторов (и конструкторским заделом), включая талантливого конструктора и экспериментатора Джорджа Мида (George J. Mead). В этом же 1925 г. им регистрируется новая фирма «Пратт‑Уитни Эйркрафт». Несмотря на присутствие в названии фирмы слова «самолет» («Эйркрафт»), эта фирма проектированием самолетов никогда не занималась. Еще до полного оборудования новой фирмы конструкторы приступили к разработке нового мотора в… гараже, как это часто бывало в те времена фазы «А» инновационной волны.

Первый девятицилиндровый (146x146) мотор PW Wasp «Оса» (425 л.с.) был создан уже в 1926 г. Он действительно оказался самым легким мотором того времени, как и обещал Рентшлер: отношение мощности к весу мотора составило 1,45. Позже на основе удачного опыта создания «Осы» появляются и другие «осы» «Пратт‑Уитни»: Twin Wasp «Оса сдвоенная» и Double Wasp «Оса удвоенная». Между тем начинается конкуренция между «Пратт‑Уитни» и «Райт», последняя в начале 1930‑х объединяется с фирмой «Кертис». В результате острой борьбы к середине 1930‑х доминировать стала фирма «Кертис‑Райт» благодаря установке ее мотора воздушного охлаждения «Циклон» разработки 1933 г. на массовый транспортный самолет фирмы «Дуглас ДС‑1» (Douglas Commercial), а позже и на самый знаменитый самолет «всех времен и народов» ДС‑3, или, по военной классификации, С‑47, или его отечественный аналог Ли‑2.

Уже после Второй мировой войны, в 1950‑е гг. в этой конкурентной борьбе победила «Пратт‑Уитни», вовремя перестроившись на проектирование и производство газотурбинных двигателей. А «следы» конкурирующих фирм «Райт» и «Пратт‑Уитни» проявились в виде лицензионного производства в СССР (мотор Райт «Циклон» – Швецов АШ‑62) и в Германии (моторы PWWasp «Оса» и Hornet «Шершень» – BMW. 132). «Квадратное» соотношение диаметра и хода поршня в двигателе BMW. 801 ведет свое происхождение именно от «Пратт‑Уитни». В войну глубокие двухрядные модификации (АШ‑82ФН и BMW 801D) этих однорядных лицензионных моторов встретились в бою на самолетах Лa‑5 и «Фокке‑Вульф‑190».

В 1920‑е гг. английское правительство не поддержало разработку отечественных «тысячников»‑динозавров, а здраво рассудив (что говорит о хорошей компетентности правительственных экспертов по авиации), заказало фирме «Роллс‑Ройс» разработку аналога американского D‑12 с добавлением нагнетателя. Первоначально мотор был без нагнетателя: собственной школы разработки нагнетателей на «Роллс‑Ройсе» не было. Пригласили Эллора (J.E.EIIor) из госкомпании «Королевский авиационный завод» R.A.F., занимавшегося нагнетателями с 1915 г., который и разработал односторонний нагнетатель с механическим приводом. Вообще первый нагнетатель для наддува цилиндров появился в эксплуатации на моторе R.A.F.8, двухрядной звезде воздушного охлаждения. Работы по турбинному приводу нагнетателей велись в Великобритании с 1918 до 1925 г., пока решением правительства эти работы не были прекращены из‑за отсутствия жаропрочных материалов. Правда, был разработан уникальный опытный роллс‑ройсовский «Кондор‑5» с двухступенчатым турбонаддувом.

Так, по заказу правительства в качестве английского аналога D‑12 появился Kestrel («Пустельга») V‑12 мощностью 460–760 л.с., который строился в большом количестве и ставился на разные типы самолетов (истребители, бомбардировщики, летающие лодки, транспортные, учебно‑тренировочные). Этот, т. е. по сути американский, мотор создал основу для семейства современных поршневых моторов «Роллс‑Ройс». Развитие технологии снизило зависимость мощности мотора от его массы: появились новые материалы, надежно работающая схема с наддувом, новые конструктивные решения. Примером внедрения новых технологий является специально спроектированный мотор «R» («рекордный») на базе 925‑сильного мотора Buzzurd (тоже птица‑хищник «Канюк»), увеличенного мотора Kestrel для уже упоминавшихся авиационных гонок (морской авиации) на приз Жака Шнейдера, проводившихся ежегодно, начиная с 1913 г. Эти престижные соревнования, проводившиеся в Монако, были аналогом автомобильных гонок. Гонки преследовали и вполне конкретную цель отработки авиационных инноваций. Как известно, будущие успехи в аэродинамике английского истребителя «Спитфайр» были обусловлены работой конструктора фирмы «Супермарин» Митчела над самолетами для этих гонок.

Для мотора «R» с повышенным (до 3300 об/мин) числом оборотов, имеющего двухступенчатый нагнетатель, были разработаны натриевая система охлаждения клапанов, антидетонационные присадки в топливо. (Автор помнит, как в детстве мы забавлялись поджиганием водорода, получаемого из натрия расковыренных клапанов посредством опускания их в лужи – факел получался отменный, а клапанов этих валялось много на послевоенных свалках авиационной техники.) Именно с этим мотором мощностью 2600 л.с. Великобритания выиграла в 1931 г. гонки на приз Шнейдера. В конце концов на базе этих разработок появился и ставший знаменитым Merlin («Кречет»). Успехи фирмы «Роллс‑Ройс» стали возможными в том числе и в результате приглашения на работу ведущих специалистов из других моторных фирм: конструктора нэпировского «Льва» Роуледжа (A.J. Rowledge перешел на «Роллс‑Ройс» в 1928 г.) из «Нэпир и сын» (D.Napier & Son), а также специалиста по нагнетателям Эллора из R.A.F.

После ухода Роуледжа «Нэпир и сын» пригласила в качестве эксперта известного конструктора Халфорда (F.B. Halford), работавшего в R.A.E. и частной самолетной фирме «Де Хэвиленд» над моторами для легких самолетов. В результате «Нэпир» переходит от моторов жидкостного охлаждения к моторам воздушного охлаждения: вначале были разработаны 16‑цилиндровый 300‑сильный Rapier («Рапира») и мощный 24‑цилиндровый мотор Dagger («Кинжал») 955 л.с. оригинальной Н‑конфигурации, с двумя механически связанными коленвалами и редукторной передаче на винт. Влияние Халфорда, кроме охлаждения воздухом, проявилось и в приоритете компактности, что обусловило выбор малых диаметра (90 и 97 мм) и хода поршня и соответственно высокооборотности мотора (4200 об/мин). Из «Кинжала» вышла в 1935 г. компактная тоже 24‑цилиндровая «Сабля» – Sabre/Halford Н‑конфигурации. При проектировании клапанов этого мотора помощь оказал известный конструктор из «Бристоля» Рой Федцен. Фирма «Нэпир и сын» протянула до конца 1940‑х гг., освоив газотурбинные технологии. Ее, возможно, последней разработкой был турбовинтовой двигатель с редким названием «Наядя» мощностью 1500 л.с.

Date: 2016-01-20; view: 502; Нарушение авторских прав