Авиационни двигатели от ВСВ.

[Stormbringer]

Прочетох статията в Уикито и мисля, че схванах в основи принципа ( обаче се загубих в детайлите ) - но наистина не са много двигателите с такава шибърна система. Явно все пак усложнената конструкция е голям недостатък, независимо от завидната изходна мощност. За съветските конструктори явно е твърде над възможностите им - не съм виждал такива двигатели при тях.

За сметка на това едва ли много бутални двигатели могат да се мерят по мощност със "Sabre" и "Centaurus"... с тея над 3000 к.с.

А аз утре трябва да довърша епопеята с Климов...вече нямам сили. Надявам се да ви е от полза представената информация. А Микулин и Швецов и те чакат да им се обърне внимание

[Stormbringer]

По някаква причина не мога да си редактирам постовете в тази тема и да прикача всяка снимка където трябва. Затова ще постна тези които имам до момента тук.
Тъй като темата се радва на небивал интерес, очевидно ще трябва да я продължа.

Снимка 1. - Климов М-105 (базов)
Снимка 2. - Климов М-105 П
Снимки 3, 4, 5 - Климов М-105 ПФ

[Stormbringer]

Форсираните М-105 ( М-105ПФ, ВК-105ПФ2 )

Още след приемането на М-105 на въоръжение, в ОКБ на Климов, се започват редица експерименти с цел увеличение на мощността на двигателя. Съществуват много такива варианти и се прилагат различни методи - форсиране на мощността по обороти на вала, монтиране на различни типове компресори - и с механически привод, и турбо, използване на моноинжекция и т.н. В крайна сметка добри резултати при относително запазена надеждност на двигателя се получава при повишаване на степента на компресия. Това води до увеличаване на мощността за сметка на височиността на двигателя. Казвам "относително" запазване, защото Климов има сериозни съмнения в надежността на този вариант и само натискът от ОКБ на Яковлев, го принуждава да започне серийното му производство. За щастие на съветските пилоти, съмненията му не се оправдават. Мощността на двигателя достига 1260 к.с. при собствена маса 600 кг. След известни доработки свързани с допълнително заздравяване на коляновия вал, подсилване на системата за компресия ( механичен центробежен компресор ) и др. новият двигател под наименованието М-105ПФ (модификацията е направена само на основата на двигателите от типа М-105П ), преминава към производство в заводите в Казан и Горки - през май 1942 г.
Произведени са общо 28 000 двигателя М-105ПФ през периода на войната. Той се утвръждава като надежден и лесен за поддръжка, както и за производство. Тези двигатели се монтират на изтребителите ЛаГГ-3, Як-1Б, Як-7Б, Як-9. Такива се монтират и на фронтовия бомбардировач Пе-2 и тежкият изтребител Пе-3бис. От завод 26 се отказват да прилагат форсирането на двигателите от типа М-105Р, което налага използването на М-105ПФ за тези двумоторни самолети, но без монтирани оръдия.

----------------------------------------------------------------------

Технически х-ки на двигател Климов М-105ПФ:

Тип: 12 цилиндров, V-образен, карбураторен с течно охлаждане.
Работен обем: 35 литра.
Турбокомпресор: двускоростен, едностепенен. ( ТК + ПЦН )
Диаметър на цилиндъра: 148 мм
Работен ход на буталото: 170мм
Степен на компресия: 7,1
Собствено тегло: 620 кг.
Обороти на двигателя в полетен режим: 2600 об/мин.
Мощност на 0 м надморска височина - 1210 к.с.
Мощност на височина ( 700 м ) - 1260 к.с.
Мощност на височина ( 2700 м ) - 1180 к.с.

-------------------------------------------------------
Явно опитът с форсирането на М-105 и опровергаването на съмненията на Климов относно надежността на М-105ПФ, са накарали конструкторите от ОКБ към "Завод 26", да продължат да "изтискват" М-105 по същия начин - чрез увеличение на степента на компресия. Проблемите на на конструкторското бюро с проектите по М-106 и М-107 ( тях ще разгледам по-късно ) и своевременно натискът от самолетните конструкторски бюра за все по-мощни двигатели явно карат Климов да направи единственото възможно нещо в този момент - да използва максимума, който му дава базовата конструкция на М-105 без да пипа особено самия двигател. Друго предимство на този подход е, че не се налага преобурудване на заводите, които произвеждат тези двигатели - нещо, което доста би забавило производството им. Сами разбирате какво значи това във време на война. Затова се преминава към допълнително форсиране на М-105ПФ. Допълнителното форсиране по компресия позволява достигане на мощност от 1290 к.с. За сметка на това височинните х-ки на двигателя се занижават допълнително спрямо предшественика М-105ПФ. Този вариант получил първо името М-105ПФ2 ( на 8 март 1944 г. на Климов му е разрешено да използва инициалите си за наименование на двигателите излизащи от неговото ОКБ ) и започва да се произвежда в "Завод 26" през юни 1944, вече под името ВК-105ПФ2. Той става "максимумът" който конструкцията на М-105 е в състояние да даде. Този вариант се монтира единствено на изтребители. Всички серийни изтребители Як-3 са с този двигател. Някои серии Як-9М и Як-9У също са с ВК-105ПФ2.

----------------------------------------------------------------------
Технически х-ки на двигател Климов ВК-105ПФ-2:

Тип: 12 цилиндров, V-образен, карбураторен с течно охлаждане.
Работен обем: 35 литра.
Турбокомпресор: двускоростен, едностепенен. ( ТК + ПЦН )
Диаметър на цилиндъра: 148 мм
Работен ход на буталото: 170мм
Степен на компресия: 7,2
Собствено тегло: 620 кг.
Обороти на двигателя в полетен режим: 2650 об/мин.
Мощност на 0 м надморска височина - 1210 к.с.
Мощност на височина ( 700 м ) - 1290 к.с.
Мощност на височина ( 2200 м ) - 1240 к.с.

[Draken]

Така и така вече има тема, макар и старичка:

Следващият материал е превод на статия на Уилям Пиърс, от Old Machine Press

Ролс-Ройс Екзе (Бореас) и Пенин

Артър Роулидж е бил един от най продуктивните дизайнери на авиационни двигатели в историята. През 1913г той се присъединява към Napier & Son, където създава първия авиационен двигател на компанията - Лайън, през 1917. Този двигател е изключително успешен и се използва дори през ВСВ, но Роулидж се присъединява към Ролс-Ройс през 1921г. Там той участва в разработката на Кондор III, Кестрел, Р-сериите за купата "Шнайдер" и Мерлин. Роулидж също така създава въздушно-охлаждаемите, слийв-валв* Екзе и Пенин. Тези два двигателя са в доста необичайна конфигурация зя Ролс-Ройс, и никога не са пуснати в серия.



През 30-те Роулидж се разболява. Докато се възстановява, в Ролс взимат решение да му дадат пълен контрол в разработката на нов двигател. Този двигател е базиран на изискване за 1000 к.с. на Флотската Авиация (Fleet Air Arm), където се отдава предпочитание на въздушното охлаждане. Работата започва през 1935г ,като новият двигател получава името "Бореас", което по-късно е променено на "Екзе".

Екзе има четири банки по шест цилиндъра всяка във "Х" конфигурация, като всяка банка е на 90 градуса от следващата. Диаметърът на цилиндрите е 107.3 mm (4.225 инча) ,ходът на буталото е 101.6 mm (4.0 инча), а общият обем- 22.1 литра (1,346 кубични инча). Степента на компресия е 8:1. Оборудван е с двускоростен, едностепенен механичен компресор. Масата е 694кг (1530 паунда). Всяка една от двете свещи на цилиндър е захранвана не от обичайните за времето магнети, а от запалителна бобина. Предавателно съотношение от 0,358 към витлото е постигнато чрез редуктор с прави зъбни колела, чиято конфигурация повдига вала на витлото над коляновия вал на двигателя.



Слийв-Валв клапаните, несъмнено вдъхновени от работата на Хари Рикардо, следват установената по това време от Бърт-МакКолъм/Бристъл практика. Всеки цилиндър има три отвора за всмукване на въздух и два за изхвърляне на изгорелите газове. Самата "риза" има четири отвора, един от които се използва като споделен входен/изходен.
Коленчатия механизъм на слийв-клапаните се привежда в движение чрез предавки, задвижвани от два вала, преминаващи по цялата дължина, от двете страни на двигателя. Според А.А. Рубра, тези два вала са свързани към редуктора на витлото. Слийв клапаните са уплътнени чрез "джънк хед" глава, образуваща "фалшиво" бутало в горната част. Цялата тази система е проявила висока надеждност.

Коляно- мотовилковия механизъм се състои от една главна биела, и три свързани шарнирно. Долната глава е с правоъгълно сечение, като в единия и край е главната мотовилка, а в останалите краища на шарнири са закрепени и другите три. Самата долна глава се състои от две части, които са захванати заедно около коляновия вал чрез четири болта.

Използва се специфичен метод за охлаждане чрез нагнетен въздух. Въздухът постъпва в капота на двигателя под обтекателя на витлото. След това се подава към горния и долния ред цилиндри. Дефлекторни пластини, закрепени за всеки цилиндър насочват въздуха към охладителните ребра. След това въздухът се насочва към двете страни на двигателя и излиза в задната част на капота. Тази система е работила много добре, с минимално съпротивление и без каквито и да било проблеми с охлаждането. Колекторите, доставящи гориво- въздушната смес към цилиндрите са разположени в горната и долната част на двигателя, а изгорелите газове се отвеждат чрез изпускателни колектори от двете страни.



В началото, Екзе развива 920к.с. (686 кВ) при 3800 об./м. Двигателят за пръв път работи през Септември, 1936г, и в края на 1937 е извършен успешен, 40- часов тест. Екзе за пръв път се издига във въздуха на 30 ноември 1938г. ,в доработен Фейри Батъл. Разработката на Екзе продължава почти без никакви проблеми, но двигателя страда от висока кнсумация на масло. В крайна сметка, мощноста е доведена до 1200 к.с. (895 кВ) при 4200 об./м, и е планирана по-нанатъшна работа по машината за постигане на 1500 к.с. (1,119 кВ)

Изследвана е също така възможността за версия с водно охлаждане. Четирицилиндров тестов, X-двигател (тоест един ред) е изпитван през 1938 г. Всеки цилиндър е разполагал със собствена водна риза, изработена от стомана. Тази програма напредва и води до пълноценен, 24-цилиндров двигател с "нормални", излети от алуминий цилиндррови блокове и интегрирана водна риза. Този двигател е бил изпитван, но никога не е летял.



Първоначалната роля на Екзе е торпедоносецът Фейри "Баракуда", и серийната версия на четиримоторния, транспортен Фейри F.C.1. Начлото на ВСВ обаче дава абсолютен приоритет на разработката и производството на "Мерлин" и "Грифон". Ърнест Хайвз, мениджър от Ролс-Ройс установява, че производството на първите 275 двигателя ще изразходва ресурси с които могат да бъдат произведени 1200 "Мерлин". По негово настояване, програмата е преустановена през Септември, 1939г. ,и напълно спряна през 1941г. Прекратена е и работата по версията с водно охлаждане. В края на краищата, "Баракуда"-та получава "Мерлин", а F.C.1 така и не влиза в серия.

Показателно за успешния дизайн и надеждност на Екзе е ,че оборудвания с него "Батъл" продължава да лети до 1943г., дълго след края на програмата. В допълнение, тази машина показва по-висока скорост в сравнение със серийната версия, оборудвана с "Мерлин".

Следва...

-------------------
*- Терминът на Български е, както е отбелязано по-нагоре в темата, "шибърна газоразпределителна система" лееко тежка и не особено благозвучна конструкция, според мен.

[Draken]

...

Окуражаващите резултати постигнати от Екзе карат малък екип от дизайнери да продължи работата по концепцията за въздушно-охлаждаем, слийв-валв двигател. През Юни 1943г започва пълномащабна разработка, като новия двигател е на практика по-голяма версия на Екзе. Новият проект става известен като "Пенин" и е оглавен от д-р Спринто Виале.



Пенин запазва общата конфигурация на своя предшественик, с изключение на редуктора на витлото. Новият редуктор използва планетарна предавка, което позволява вала на витлото да е на същата ос на която е и коляновия вал. Предавателното съотношение е 0.3 или 0.4, като в допълнение, на редуктора е разположен аксиален вентилатор, който се задвижва при предавателно съотношение 1.03 спрямо вала на двигателя. Технически илюстрации направени от Линдън Джоунс показват, че валовете, задвижващи слийв-клапаните са свързани към задната част на коляновия вал, а не към редуктора на витлото, както е при Екзе. Възможно е тази промяна да е обоснована от споменатите по-горе промени по редуктора. Окончателната конфигурация на двигателя е "замразена" през Септември 1944г.



Друга промяна, която може да се види от направената от Джоунс илюстрация е конфигурацията на коляно-мотовилковия механизъм. Вместо долна глава от две части, Пенин използва глава и главна мотовилка от една част, като главата, шийката на коляновия вал и самия колянов вал са захванати заедно с помоща на един болт.

Диаметърът на буталото е 137.2 мм (5.4 инча ), хода- 129 мм (5.08 инча ) ,а общият обем- 45.8 литра ( 2,792 кубични инча ), над два пъти повече от обема на Екзе. Сухата маса на двигателя е 1293 килограма (2850 паунда ). Пенин е дълъг 2.69 метра (106 инча ) ,висок 0.95 метра ( 37.5 инча ) и широк 0.99 метра ( 39 инча ) Двигателят е оборудван с двускоростен, едностепенен механичен компресор, осигуряващ +12psi налягане (бууст) при излитане. Мощноста е 2750 к.с. ( 2051 кВ ) при 3500 об./мин на морско ниво и до 2800 к.с. максимална. Преценено е, че с малко доработки, 3000 к.с. са лесно постижими.

За изпитания са построени само един или два двигателя, като първия е готов на 31 Декември 1944. Двигателят е изпитван през 1945. ,като междувременно е разработван обтекател, който максимално да повиши ефективноста на охладителната система с нагнетен въздух.

Въпреки успешните изпитания, краят на бойните и граждански самолети задвижвани от бутални двигатели е на хоризонта, вследствие появата на газовите турбини. Възможно приложение на Пенин е торпедоносецът Фейри Спиърфиш и пътническия Майлс X11. В крайна сметка, Спиърфиш получава Бристъл "Кентавър", а X11 e спрян за сметка на Брабазон. Така през втората половина на 1945г. работата по Пенин е спряна.



По-нататшната работа включва изследване на възможността за групиране на два X-образни,16- цилиндрови модула към общ картер. Тази конфигурация, оформяща един 32-цилиндров двигател е известна като "Сноудън". Валове, свързани към централната част на двигателя, между двата 16-цилиндрови модула, е трябвало да задвижват редуктора на едно от предвидените две срещуположно въртящи се витла. Този двигател е трябвало да има обем от 61 литра (3723 кубични инча) и да развива 4000 к.с. (2983 КВ). Направени са някои тестове, но цял двигател така и не е построен.