Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Сабля
Napier Sabre01.jpg
Визитка Napier Sabre в Лондонском музее науки.
ТипС жидкостным охлаждением H-24 втулка клапана поршень авиационных двигателей
национальное происхождениеобъединенное Королевство
ПроизводительД. Напье и сын
Первый забегЯнварь 1938
Основные приложенияHawker Tempest
Hawker Typhoon
Napier-Heston Racer

Напьер Сабля был британский Н-24-цилиндровый , жидкостного охлаждения , втулки клапана , поршень авиационных двигателей , разработанный Major Frank Хэлфордом и построен Д. Napier & Son во время Второй мировой войны . Этот двигатель превратился в один из самых мощных рядных поршневых авиадвигателей в мире, развивающий мощность от 2200 л.с. (1600 кВт) в более ранних версиях до 3500 л.с. (2600 кВт) в прототипах поздних моделей.

Первыми действующими самолетами, оснащенными Sabre, были Hawker Typhoon и Hawker Tempest ; Первым самолетом, оснащенным Sabre, был Napier-Heston Racer , который был разработан для установления мирового рекорда скорости. [nb 1] Другими самолетами, использующими Sabre, были ранние прототипы и производственные варианты Blackburn Firebrand , прототип Martin-Baker MB 3 и прототип Hawker Fury . Быстрое внедрение реактивных двигателей после войны привело к быстрой кончине Sabre, поскольку потребность в мощных поршневых авиадвигателях военного назначения уменьшилась, а компания Napier обратила свое внимание на разработку турбовинтовых двигателей.такие двигатели, как Naiad и Eland .

Дизайн и разработка [ править ]

До Sabre Napier некоторое время работал над большими авиадвигателями. Самым известным из них был Lion , который был очень успешным двигателем в период между мировыми войнами и в модифицированной форме приводил в движение нескольких участников Supermarine Schneider Trophy в 1923 и 1927 годах, а также несколько автомобилей с рекордом наземной скорости . К концу 1920-х Lion больше не был конкурентоспособным, и началась работа по замене.

Napier последовал за Lion с двумя новыми конструкциями H- образных блоков : H-16 ( Rapier ) и H-24 ( Dagger ). H-блок имеет компактную компоновку, состоящую из двух горизонтально расположенных двигателей, расположенных один над другим или рядом с ним. Поскольку цилиндры расположены напротив друг друга, движение в одном из них уравновешивается движением противоположной стороны, что не приводит к вибрации первого или второго порядка. В этих новых конструкциях Napier выбрала воздушное охлаждение, но в процессе эксплуатации задние цилиндры оказалось невозможно должным образом охлаждать, что делало двигатели ненадежными.

Бытие [ править ]

Первый самолет, созданный на базе двигателя Sabre - Napier-Heston Racer, разбившийся во время первых летных испытаний.

В 1930-х годах исследования показали потребность в двигателях, способных развивать одну лошадиную силу на кубический дюйм рабочего объема (около 45 кВт / литр ). Эта выходная мощность была необходима для приведения в движение самолетов, достаточно больших, чтобы нести большие запасы топлива для полетов на большие расстояния. Типичный большой двигатель той эпохи, Pratt & Whitney R-1830 Twin Wasp , развивал около 1200 л.с. (895 кВт) из 1830 кубических дюймов (30 литров), поэтому потребовалось бы увеличение примерно на 50 процентов. Это потребовало радикальных изменений, и, хотя многие компании пытались создать такой двигатель, ни одна из них не преуспела. [ необходима цитата ]

В 1927 году Гарри Рикардо опубликовал исследование концепции двигателя с золотником . В нем он написал, что традиционные двигатели с тарельчатым клапаном вряд ли будут производить намного больше, чем 1500 л.с. (1100 кВт) - цифра, на которую многие компании присматривались для двигателей следующего поколения. Чтобы преодолеть этот предел, необходимо было использовать золотниковый клапан, чтобы увеличить объемный КПД , а также снизить чувствительность двигателя к детонации, которая была преобладающей при использовании топлива низкого качества в то время. [1] Хэлфорд работал на Рикардо с 1919 по 1922 год в их лондонском офисе [№ 2]а офис Халфорда в 1923 году находился в Лэдброк-Гроув, Северный Кенсингтон, всего в нескольких милях от Рикардо, в то время как офис Халфорда в 1929 году был еще ближе (700 ярдов), [2] [3], и хотя в 1927 году Рикардо начал работать с Bristol Engines на линии конструкции клапана-втулки, [4] Хэлфорд начал работу с Napier [5], взяв за основу Dagger. Компоновка H-образного блока с присущим ему балансом и относительно коротким ходом Sabre позволяла ему работать с более высокой скоростью вращения, обеспечивая большую мощность при меньшем рабочем объеме, при условии, что можно поддерживать хороший объемный КПД (с лучшим дыхание), что могли делать клапаны рукава. [6]

Компания Napier сначала решила разработать большой 24-цилиндровый двигатель с жидкостным охлаждением, способный производить не менее 2000 л.с. (1491 кВт) в конце 1935 года. Хотя компания продолжала использовать противоположную H-образную компоновку Dagger, в этой новой конструкции был размещен цилиндр. блоки по горизонтали и предполагалось использовать клапаны. [7] Все аксессуары были удобно сгруппированы над и под блоками цилиндров, а не в передней и задней части двигателя, как в большинстве современных моделей. [7]

Министерство авиации поддержало программу Sabre заказом на разработку в 1937 году по двум причинам: чтобы предоставить альтернативный двигатель, если Rolls-Royce Vulture и Bristol Centaurus не смогут стать следующим поколением двигателей большой мощности, и сохранить Napier в авиадвигателе. промышленность. [8] Первые двигатели Sabre были готовы к испытаниям в январе 1938 года, но их мощность была ограничена 1350 л.с. (1000 кВт). К марту они проходили испытания на 2050 л.с. (1500 кВт), а к июню 1940 года, когда Sabre прошел 100-часовые испытания Министерства авиации , первые серийные версии выдавали 2200 л.с. (1640 кВт) из своих 2238 кубических дюймов. (37 литров) рабочий объем. [7] К концу года они производили 2400 л.с. (1800 кВт). Современный 1940Rolls-Royce Merlin II вырабатывал чуть более 1000 л.с. (750 кВт) при рабочем объеме 1647 кубических дюймов (27 литров).

Производство [ править ]

Hawker Typhoon был первый операционный Сабля с питанием самолетов, ввод в эксплуатацию с RAF в середине 1941 года. Проблемы с двигателем Sabre и планером чуть не привели к снятию Typhoon с вооружения.

Проблемы возникли, как только началось серийное производство. Опытные образцы двигателей были собраны вручную мастерами Napier, и оказалось трудно адаптировать его к технологиям производства на конвейере. Гильзы часто выходили из строя из-за того, что они были изготовлены из хромомолибденовой стали, что приводило к заклиниванию цилиндров, что привело к потере единственного прототипа Martin-Baker MB 3 . [9] [10] Министерство авиастроения отвечало за разработку двигателя и организовало изготовление гильз на Bristol Airplane Company.от их поковок двигателя Taurus. Эти гильзы из азотированной аустенитной стали стали результатом многолетних интенсивных разработок гильз, опыта, которого у Napier не было. Воздушные фильтры пришлось устанавливать, когда в 1944 году возникла новая проблема с гильзой, когда самолеты летели из Нормандии с ее абразивной песчаной пылью. [11]

Контроль качества оказался недостаточным, двигатели часто поставлялись с неправильно очищенными отливками, сломанными поршневыми кольцами и машинной стружкой, оставшейся внутри двигателя. [12] Механики были перегружены работой, пытаясь поддерживать Sabre в рабочем состоянии, и в холодную погоду им приходилось запускать их каждые два часа в течение ночи, чтобы моторное масло не застыло и не помешало запуску двигателя на следующий день. [№ 3]На устранение этих проблем потребовалось слишком много времени, и двигатель приобрел плохую репутацию. Что еще хуже, механики и пилоты, незнакомые с другой природой двигателя, были склонны обвинять Sabre в проблемах, которые были вызваны несоблюдением правильных процедур. Это усугубили представители конкурирующей компании Rolls-Royce, у которой была собственная повестка дня. В 1944 году компания Rolls-Royce выпустила прототип аналогичной конструкции под названием Eagle .

Napier казался самодовольным и изменил дизайн для лучшей производительности. В 1942 году он начал серию проектов по улучшению его высотных характеристик с добавлением трехступенчатого двухступенчатого нагнетателя , когда базовый двигатель еще не работал надежно. В декабре 1942 года компания была куплена английской электрической компанией , которая немедленно прекратила проект нагнетателя и посвятила всю компанию решению производственных проблем, что было решено быстро.

К 1944 году Sabre V стабильно выдавал 2400 лошадиных сил (1800 кВт), и репутация двигателя начала улучшаться. Это была последняя версия, поступившая на вооружение, она использовалась в Hawker Typhoon и его производной, Hawker Tempest . Без усовершенствованного нагнетателя мощность двигателя на высоте более 20 000 футов (6 100 м) быстро падала, и пилоты, управляющие самолетами с двигателями Sabre, обычно получали указания вступать в бой только ниже этой высоты. На малой высоте оба самолета были грозными. По мере того, как постепенно достигалось превосходство в воздухе над континентальной Европой, Тайфуны все чаще использовались в качестве истребителей-бомбардировщиков , особенно Второй тактической авиацией Королевских ВВС . Буря стала главным разрушителемЛетающая бомба V-1 ( Fieseler Fi 103 ), так как она была самым быстрым из истребителей союзников на малых высотах. Позже Tempest уничтожил около 20 реактивных самолетов Messerschmitt Me 262 .

Разработка продолжалась, и более поздний Sabre VII выдавал 3500 л.с. (2600 кВт) с новым нагнетателем. Заключительные испытательные двигатели выдавали 5 500 л.с. [13] (4 100 кВт) при наддуве 45 фунтов / дюйм 2 . К концу Второй мировой войны существовало несколько двигателей одного класса мощности. Pratt & Whitney R-4360 Wasp Основной четырехрядный, радиальный 28-цилиндровый произведено 3000 л.с. (2280 кВт) при первых и последующих типах производства 3,800 л.с. (2834 кВт), но это требует почти в два раза смещения для того , чтобы сделать это, 4360 кубических дюймов (71 литр).

Варианты [ править ]

Примечание: [№ 4]

Сабля I (E.107)
(1939) 2000 лошадиных сил (1490 кВт).
Сабля II
(1940) 2300 лошадиных сил (1715 кВт). Экспериментальное передаточное число винта 0,332: 1.
Sabre II (серийный вариант)
2200 лошадиных сил (1640 кВт). Передаточное число понижающей передачи 0,274: 1: в основном использовалось в ранних тайфунах Hawker . [14]
Сабля IIA
2235 лошадиных сил (1665 кВт). Пересмотренная система зажигания: максимальный наддув +9 фунтов. [15]
Сабля IIB
2400 лошадиных сил (1790 кВт). Четыре дроссель SU карбюратор : в основном используется в Hawker Tempest V . [16]
Сабля IIC
2065 лошадиных сил (1540 кВт). Аналогичен Mk VII.
Напье Сабер III
Сабля III
2250 лошадиных сил (1680 кВт). Подобен Mk IIA, адаптирован для Blackburn Firebrand : изготовлено и установлено 25 штук. [16]
Сабля IV
2240 лошадиных сил (1670 кВт). Как Mk VA с впрыском топлива Hobson: двигатель предварительной летной разработки для серии Sabre V. [16] Используется в Hawker Tempest I. [17]
Сабля V
2600 лошадиных сил (1940 кВт). Разработан MK II, переработан нагнетатель с увеличенным наддувом, переработана индукционная система.
Сабер В.А.
2600 лошадиных сил (1940 кВт). Mk V с впрыском топлива Hobson-RAE, однорычажным управлением дроссельной заслонкой и воздушным винтом: используется в Hawker Tempest VI.
Сабля VI
2310 лошадиных сил (1720 кВт). Mk VA с охлаждающим вентилятором Rotol : используется в 2 Hawker Tempest Vs, модифицированных для использования кольцевых радиаторов, разработанных Napier; Кроме того, в экспериментальном Vickers Warwick V . [18]
Сабля VII
3055 лошадиных сил (2278 кВт). Mk VA усилен, чтобы выдерживать высокие мощности, создаваемые при впрыске воды / метанола . Увеличенное рабочее колесо нагнетателя. [19]
Сабля VIII
3000 лошадиных сил (2240 ​​кВт). Предназначен для Hawker Fury ; протестирован на Folland Fo.108 .
Сабля E.118
(1941) Трехскоростной, двухступенчатый нагнетатель, винт встречного вращения ; испытательный полет на Fo.108.
Сабля E.122
(1946) 3500 лошадиных сил. Предназначен для бесхвостого истребителя Napier со скоростью 500 миль в час.

Приложения [ править ]

Двигатель использовался на нескольких самолетах, включая два широко развернутых истребителя. [20]

Приложения - широко распространенные [ править ]

  • Hawker Tempest
  • Хоукер Тайфун

Приложения - ограниченное производство и прототипы [ править ]

  • Blackburn Firebrand , только в 21 раннем серийном самолете
  • Fairey Battle , испытательный стенд
  • Folland Fo.108 , стенд
  • Hawker Fury , прототип (построено 2 (LA610, VP207), 485 миль / ч)
  • Martin-Baker MB 3 , прототип
  • Napier-Heston Racer , прототип
  • Виккерс Уорвик , прототип

Выставочный проект реставрации и двигатели [ править ]

Под реставрацией
  • Канадский центр авиационного наследия , кампус Макдональда , Университет Макгилла , Монреаль . [21]
  • Sabre IIa, серийный номер 2484, Hawker Typhoon Preservation Group , RB396, Великобритания
Сохранилось на всеобщее обозрение
  • Солент Скай (образец предоставлен Бирмингемским музеем науки и промышленности )
  • Фантазия полета , Полк-Сити, Флорида
  • Двигатель Sabre IIA был отреставрирован Ассоциацией друзей Национального музея аэронавтики Аргентины и выставлен на всеобщее обозрение в Машинном зале. [ необходима цитата ]
Секционные двигатели Napier на всеобщем обозрении
  • Имперский военный музей , Даксфорд (подарен инженерным отделом Кембриджского университета )
  • Музей Королевских ВВС в Лондоне
  • Лондонский музей науки
  • Музей РНЗАФ, Виграмма
  • Канадский музей авиации и космонавтики , Оттава

Технические характеристики (Sabre VA) [ править ]

Данные Lumsden [22] [23]

Общие характеристики

  • Тип: 24-цилиндровый авиационный поршневой двигатель H-типа жидкостного охлаждения с наддувом
  • Диаметр цилиндра : 127 мм (5,0 дюйма)
  • Ход поршня : 4,75 дюйма (121 мм)
  • Рабочий объем : 2240 дюймов³ (36,65 л)
  • Длина: 82,25 дюйма (2089 мм)
  • Ширина: 40 дюймов (1016 мм)
  • Высота: 46 дюймов (1168 мм)
  • Сухой вес : 2360 фунтов (1070 кг)

Составные части

  • Valvetrain : Рукавный клапан
  • Нагнетатель : привод торсионного вала к одноступенчатому двухскоростному центробежному нагнетателю с зубчатым приводом
  • Топливная система: карбюратор Hobson-RAE инжекторного типа
  • Тип топлива: 100/130 октан бензин
  • Масляная система: Высокое давление: Масляный насос и полнопоточный масляный фильтр с тремя продувочными насосами
  • Система охлаждения: с жидкостным охлаждением: смесь охлаждающей жидкости 70% воды и 30% этиленгликоля под давлением.

Спектакль

  • Выходная мощность: * 2850 л.с. (2065 кВт) при 3800 об / мин и давлении на впуске +13 фунтов на кв. Дюйм (0,9 бар, 56 дюймов)
  • 3040 л.с. (2200 кВт) при 4000 об / мин военная аварийная мощность
  • Удельная мощность : 1,36 л.с. / дюйм³ (59,9 кВт / л)
  • Степень сжатия : 7: 1
  • Расход топлива: 117 галлонов / час (532 л / час) на максимальном круизе, с нагнетателем FS; 241 галлон / час (1096 л / час) при максимальной боевой мощности, нагнетатель FS
  • Расход масла: 47 пинт / час (27 л / час) при максимальной крейсерской скорости 3250 об / мин и +7 фунтов на квадратный дюйм (0,48 бар, 14 дюймов); 71 пинта / час (40 л / час) при военном аварийном режиме
  • Отношение мощности к весу : 1,29 л.с. / фунт (2,06 кВт / кг)

См. Также [ править ]

Сопоставимые двигатели

  • Даймлер-Бенц ДБ 604
  • Добрынин ВД-4К
  • Юнкерс Юмо 222
  • Lycoming H-2470
  • Пратт и Уитни X-1800
  • Pratt & Whitney XH-3130
  • Роллс-Ройс Игл
  • Райт R-2160 Торнадо

Связанные списки

  • Список авиационных двигателей

Ссылки [ править ]

Сноски [ править ]

  1. ^ Napier-Heston Racer использовал первый серийный двигатель Sabre. Претендент на мировой рекорд разбился во время ранних испытаний, и проект был прекращен.
  2. ^ 21 Суффолк-стрит, Вестминстер, Лондон, небольшой тупик от Пэлл-Мэлл-Ист.
  3. ^ В отличие от нынешних «всесезонных» моторных масел , смазочные материалы, использовавшиеся в 1940-х годах, загустевали при низких температурах, что не позволяло Sabre «подбираться» при запуске.
  4. ^ Список из Ламсдена, если не указано иное.

Примечания [ править ]

  1. ^ Двигатели и предприятие: жизнь и работа сэра Гарри Рикардо, Джона Рейнольдса, 1999 ISBN  978-0750917124 , стр.145
  2. ^ Двигатели и предприятие: жизнь и работа сэра Гарри Рикардо, Джона Рейнольдса, 1999 ISBN 978-0750917124 , стр.103 
  3. ^ Boxkite to Jet - замечательная карьера Фрэнка Б. Хэлфорда, Дугласа Тейлора, 1999, ISBN 1 872922 16 3 , стр.73 
  4. ^ Двигатели и предприятие: жизнь и работа сэра Гарри Рикардо, Джона Рейнольдса, 1999 ISBN 978-0750917124 , стр.186 
  5. ^ Boxkite to Jet - замечательная карьера Фрэнка Б. Хэлфорда, Дугласа Тейлора, 1999, ISBN 1 872922 16 3 , стр.81 
  6. ^ Двигатели и предприятие: жизнь и работа сэра Гарри Рикардо, Джона Рейнольдса, 1999 ISBN 978-0750917124 , стр.187 
  7. ^ a b c [FC Sheffield] 23 марта 1944 г. « Полет Napier Sabre, 2200 л.с. » , стр. 309. www.flightglobal.com. Дата обращения: 9 ноября 2009 г.
  8. ^ Промышленность и авиация Расширение британского производства самолетов 1935-1941, Себастьян Ричи 2007, Routledge Taylor and Francis Group, ISBN 0-7146-4343-2 , стр.140 
  9. ^ Полет 1945, p.550.
  10. Перейти ↑ Airplane 2010, pp. 65–66.
  11. ↑ Я не вел дневник - 60 лет с судовыми дизелями , автомобильными и авиационными двигателями, FR Banks 1978, Airlife Publications, ISBN 0 9504543 9 7 , стр.133 
  12. ↑ Napier Sabre. Архивировано 23 июня 2012 года на Wayback Machine. Проверено 17 июля 2009 года.
  13. ^ Setright стр.134
  14. Перейти ↑ Sheffield March 1944, p. 310.
  15. ↑ Министерство авиации, 1943, стр. 24, 25.
  16. ^ a b c Рейс 1945 г., стр. 551.
  17. ↑ Мейсон 1991, стр. 331.
  18. Перейти ↑ Flight 1946, p. 91.
  19. ↑ Flight 1945, p. 552.
  20. ^ Списки приложений от Lumsden
  21. ^ CAHC "Workshop One" архивации 15 мая 2008 в Wayback Machine извлекаться: 21 ноября 2009.
  22. ^ Лумсден 2003, с.176.
  23. ^ Полет 1945, стр. 550-553.

Библиография [ править ]

  • Министерство авиации. Примечания пилота для знаков IA и IB тайфуна; Двигатель Sabre II или IIA (2-е издание) . Лондон: Crecy Publications, 2004. ISBN 0-85979-033-9 
  • «Настоящий соперник (статьи и изображения)» Самолет № 452, том 38, номер 12, декабрь 2010 г.
  • «Кооперативный претендент» (статья и изображения о Heston Racer). « Flight and the Aircraft Engineer» № 1790, том XLIII, 15 апреля 1943 года.
  • Ганстон, Билл. Всемирная энциклопедия авиационных двигателей: от пионеров до наших дней . 5-е издание, Страуд, Великобритания: Sutton, 2006. ISBN 0-7509-4479-X 
  • Ламсден, Алек. Британские поршневые двигатели и их самолеты . Мальборо, Великобритания: Эйрлайф Паблишинг, 2003. ISBN 1-85310-294-6 . 
  • Мейсон, Фрэнсис К. Хокер Самолет с 1920 года (3-е исправленное издание) . Лондон: Патнэм, 1991. ISBN 0-85177-839-9 . 
  • "Napier Sabre VII (статья и изображения). " Flight and the Aircraft Engineer No. 1926, Volume XLVIII, 22 ноября 1945 года.
  • «Napier развития полета (статьи и изображения на тест-исследовательский центр Непера). » Полет и самолет инженер No. 1961, том L, 25 июля 1946.
  • Сетрайт, LJK : The Power to Fly: The Development of the Piston Engine in Aviation . Аллен и Анвин, 1971. ISBN 0-04-338041-7 . 
  • Шеффилд, ФК «2200 л.с. Napier Saber (статья и фотографии). » Полет и самолет инженер No. 1829, том XLV, 13 января 1944.
  • Шеффилд, ФК "Napier Сабля II (статьи и фотографии). " Полет и самолет инженер No. 1839, том XLV, 23 марта 1944.
  • Белый, Грэм. Поршневые двигатели самолетов союзников Второй мировой войны: история и развитие фронтовых поршневых двигателей самолетов, произведенных Великобританией и США во время Второй мировой войны . Уоррендейл, Пенсильвания: SAE International, 1995. ISBN 1-56091-655-9 
  • Рейнольдс, Джон. Двигатели и предприятие: жизнь и работа сэра Гарри Рикардо . Страуд, Великобритания: Саттон, 1999. ISBN 978-0750917124 
  • Тейлор, Дуглас. Boxkite to Jet - замечательная карьера Фрэнка Б. Хэлфорда . Дерби, Великобритания: RRHT, 1999. ISBN 1 872922 16 3 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Бриджмен, Леонард, изд. Самолеты всего мира Джейн 1945–1946 . Лондон: Samson Low, Marston & Company, Ltd, 1946. ISBN 0-517-67964-7 (копия 1989 г., Crescent Books, NY). 
  • Клостерманн, Пьер : Большое шоу . Лондон, Великобритания: Chatto & Windus совместно с Уильямом Хайнеманном, 1953. ISBN 0-297-84619-1 (издание 2004 года). 

Внешние ссылки [ править ]

  • Сайт Napier Power Heritage Trust
  • Изображение в разрезе Napier Sabre, нарисованное Максом Милларом (в титрах) и раскрашенное Макото Оиучи
  • Napier-Heston Racer с приводом от сабли
  • Страница Hawker Tempest Page
  • Величайшие двигатели всех времен
  • NAPIER SABER 3000 BHP 1946 Полет реклама двигателя Saber