Rolls-Royce Креси был британский экспериментальный двухтактный , 90 градусов, V12 , жидкостным охлаждением авиационных двигателей 1536 cu.in (26 л ) емкости , показывая втулки клапанов и непосредственным впрыском бензина . Первоначально предназначенный для высокоскоростного истребителя-перехватчика "спринт", Crecy позже рассматривался как экономичная высотная силовая установка большой дальности. Разработанный между 1941 и 1946 годами, он был одним из самых совершенных двухтактных авиадвигателей из когда-либо построенных. Двигатель так и не дошел до летных испытаний, и в декабре 1945 года проект был свернут из-за прогресса в разработке реактивных двигателей .
Crecy | |
---|---|
Rolls-Royce Crecy | |
Тип | Двухтактный поршневой двигатель V12 с жидкостным охлаждением |
Производитель | Rolls-Royce Limited |
Разработано | Эдди Гасс (главный конструктор) |
Первый забег | 11 апреля 1941 г. |
Основные приложения | Не летал (предназначен для Supermarine Spitfire ) |
Количество построенных | 6 плюс 8 испытательных установок V-twin |
Двигатель был назван в честь битвы при Креси , после того как Rolls-Royce выбрал битвы в качестве темы для названия своих двухтактных авиадвигателей. Других двигателей этого типа компания Rolls-Royce не разрабатывала.
Дизайн и развитие
Происхождение
Сэр Генри Tizard , председатель Исследовательского комитета по авиационной (АРК), был сторонником высокой мощности «Спринт» двигатель для самолетов - истребителей и предусмотрел необходимость такой силовой установки еще в 1935 году с угрозой немецкой авиации надвигающейся . Было высказано предположение, что Тизард повлиял на своего личного друга Гарри Рикардо, чтобы разработать то, что в конечном итоге стало Креси. [1] Идея впервые была официально обсуждена на заседании подкомитета по двигателям в декабре 1935 года.
«Председатель заметил, что, если министерство авиации желало разработать тип спринтерского двигателя для обороны страны ... возник вопрос, насколько можно пренебречь расходом топлива. Г-н Рикардо поднял этот вопрос в одном из своих выступлений. недавний разговор с вопросом о том, может ли высокий расход топлива быть недопустимым при определенных обстоятельствах, поскольку в этом случае исследование возможностей двухтактного бензинового двигателя показалось привлекательным ».
- Генри Тизард, Rolls-Royce Crecy
Предыдущий опыт, полученный между 1927 и 1930 годами с использованием двух переделанных двигателей Rolls-Royce Kestrel по контракту с Министерством авиации, доказал ценность дальнейших исследований конструкции двухтактного двигателя с гильзой с клапаном. Оба этих двигателя изначально были переоборудованы для работы с дизельным двигателем с гильзой и клапаном с более низкой выходной мощностью, чем исходная конструкция, что было отмечено наряду с увеличением количества механических отказов, хотя один преобразованный Kestrel впоследствии успешно использовался капитаном Джорджем Эйстоном в автомобиле с рекордом наземной скорости, названном Скорость ветра . [2] Второй двигатель был дополнительно преобразован на бензиновый впрыск, который затем дал заметное увеличение мощности по сравнению со стандартной Kestrel. [3]
Разработка одноцилиндрового двигателя началась в 1937 году под руководством инженера-проектировщика Гарри Вуда с использованием испытательной установки, разработанной Рикардо. Crecy изначально задумывался как двигатель с воспламенением от сжатия, и компания Rolls-Royce ранее переделывала двигатель Kestrel для работы на дизельном топливе. К тому времени, когда они начали разработку самого Crecy, совместно с компанией Ricardo , министерство авиации приняло решение вернуться к более традиционной схеме с искровым зажиганием, но с сохранением впрыска топлива.
Техническое описание
Crecy был описан как один из самых совершенных двухтактных авиадвигателей из когда-либо созданных. [4]
Первый полный двигатель V12 был построен в 1941 году командой под руководством Гарри Вуда с Эдди Гассом в качестве главного конструктора. Диаметр цилиндра составлял 5,1 дюйма (129,5 мм), ход поршня 6,5 дюйма (165,1 мм), степень сжатия 7: 1 и вес 1900 фунтов (862 кг). [5] угол стрельбы составляла 30 градусов до ВМТ , и 15 фунт - сила / in² (100 кПа ) нагнетатель наддува было типичным. При стендовых испытаниях он выдал 1400 лошадиных сил (1000 кВт), но были проблемы с вибрацией и охлаждением поршней и гильз. [6] Тяга, создаваемая исключительно громким двухтактным выхлопом, была оценена как эквивалент 30% увеличения мощности на гребном винте сверх номинальной мощности двигателя. Мощность двигателя была интересна сама по себе, но дополнительная тяга выхлопа на высокой скорости могла бы сделать его полезным тормозным промежутком между такими двигателями, как Rolls-Royce Merlin, и ожидаемыми реактивными двигателями. Серийные номера были четными, потому что практика Rolls-Royce должна была иметь четные номера для двигателей, вращающихся по часовой стрелке, если смотреть спереди.
Рукавные клапаны
В возвратно - поступательном движении втулки клапаны были открытым составом, а не уплотнение в нездоровой голове . Открытый конец открывал выпускные отверстия высоко в стенке цилиндра в нижней части хода гильз, оставляя отверстия в гильзе только для обработки входящего заряда. Втулки имели ход 30% хода поршня при 1,950 дюйма (49,5 мм) и работали на 15 градусов впереди коленчатого вала . [5] Муфтовые клапаны Crecy имели аналогичную конструкцию, но отличались по своей работе от конструкции с поворотной муфтой клапана, впервые разработанной Роем Федденом и впервые успешно использованной в авиационном двигателе Bristol Perseus в 1932 году [5]. 7]
Наддув и выхлопная турбина
Для нагнетания заряда в цилиндр использовался наддув, а не сжатие картера, как на большинстве двухтактных двигателей. Это позволило использовать обычную систему смазки вместо системы с полным объемом потерь, которая есть во многих двухтактных двигателях. Использовался стратифицированный заряд : топливо впрыскивалось в расширение камеры сгорания, похожее на баллон, где сдвоенные свечи зажигания воспламеняли богатую смесь. Рабочие соотношения воздух-топливо от 15 до 23: 1 были доступны для регулирования производимой мощности от максимальной до 60%. Обогащенная смесь, находящаяся рядом со свечами зажигания, уменьшала детонацию , позволяя повысить степень сжатия или наддув нагнетателя. Дросселирование нагнетателя также использовалось для достижения холостого хода. Дроссели нагнетателя были новыми вихревыми, с изменением эффективного угла атаки лопастей рабочего колеса от 60 до 30 градусов. Это уменьшило мощность, необходимую для привода нагнетателя при дросселировании, и, следовательно, потребление топлива на крейсерской мощности.
Более поздние испытания включали использование выхлопной турбины, которая была полумасштабной версией турбореактивного двигателя Whittle W.1 , первого британского реактивного двигателя, который летал. В отличие от обычного турбокомпрессора, турбина была соединена с вспомогательным приводным валом двигателя и действовала как устройство рекуперации мощности . Считалось, что использование турбины снизит расход топлива, что позволит использовать двигатель в более крупных транспортных самолетах. Это было подтверждено во время испытаний, но имели место отказы из-за сильного перегрева и поломки приводного вала. [8]
Сводная таблица испытаний
В следующей таблице приводится сводная информация о программе выполнения теста, количестве часов работы и выделены некоторые из возникших сбоев.
Данные из: [9]
Двигатель | Дата | Заметки | Часы работы |
---|---|---|---|
Crecy 2 | 11 апреля 1941 г. | Первый забег. Цельный блок цилиндров / головка. Тестирование остановлено из-за отказа поршня. | 69 |
Октябрь 1942 г. - декабрь 1942 г. | Три ремонта за этот период, испытания прекратились через 35 часов из-за заклинивания поршня. | 67 | |
Февраль 1943 г. - июль 1943 г. | Переоборудован в конфигурацию Mk II (раздельные головки блока цилиндров), за этот период три перестройки. Приемочные испытания Министерства авиации пройдены. | 38 | |
Март 1944 г. - июль 1944 г. | За это время было проведено пять перестроек. Установлены форсунки одинаковой длины, модифицированный привод нагнетателя. Две неисправности, заклинивание золотникового клапана и отказ привода нагнетателя. | 82 | |
Август 1944 г. - ноябрь 1944 г. | Типовой тест пройден успешно (112 часов). Сообщение осмотр пробег выявил трещины большой концевые подшипники, поршни, корпуса редуктора и втулка клапана эксцентрик привода подшипник. | 150 | |
Март 1945 г. - апрель 1945 г. | Попытка испытания на выносливость, отказ поршня через 27 часов. Две перестройки за этот период. | 49 (Всего часов: 461 ) | |
Crecy 4 | Ноябрь 1941 г. | Нет доступных отчетов. | 55 |
Июль 1942 г. - август 1942 г. | Три перестройки, успешное 50-часовое испытание, отказ от второго 50-часового испытания после отказа блока цилиндров из-за растрескивания. | 80 | |
Сентябрь 1942 г. - октябрь 1942 г. | Два перестроения. Успешно завершено 25-часовое испытание, второе испытание было остановлено через четыре часа работы из-за отказа золотникового клапана. | 55 (Всего часов: 293 ) | |
Crecy 6 | Июль 1943 г. - февраль 1944 г. | Первый двигатель построен как Mk II. За этот период было произведено восемь ремонтов, в число которых вошли отказ привода нагнетателя и поломка болта эксцентрикового привода гидрораспределителя. | 126 |
Май 1944 г. - сентябрь 1944 г. | Четыре перестройки. Отказ гибкого привода нагнетателя и заклинивание втулочного клапана. | 93 | |
Ноябрь 1944 г. - февраль 1945 г. | Три восстановления, отказ коренного подшипника, отказ поршня. | 128 | |
Июнь 1945 г. - август 1945 г. | Одно восстановление, испытание на долговечность было остановлено через 95 часов из-за отказа привода гидрораспределителя, 40 часов работы с установленным гребным винтом. | 132 (Всего часов: 481 ) | |
Crecy 8 | Сентябрь 1943 г. - март 1944 г. | Восемь перестроек, испытание на выносливость успешно завершено. | 207 |
Апрель 1944 г. | Отказ привода нагнетателя. | 73 | |
Июнь 1944 г. - сентябрь 1944 г. | Пять перестроек, отказов не сообщалось. | 32 | |
Октябрь 1944 г. - декабрь 1945 г. | Два ремонта, отказ поршня, двигатель с выхлопной турбиной. | 22 (Всего часов: 336 ) | |
Crecy 10 | Август 1944 г. - февраль 1945 г. | Шесть ремонтов, расплавленный впускной коллектор через семь часов, заклинивание втулочного клапана еще через четыре часа. Отказ двух насос-форсунок. | 53 |
Март 1945 г. - июнь 1945 г. | Одна перестройка, отказ поршня. | 30 | |
Июль 1945 г. - сентябрь 1945 г. | Два ремонта, установлена выхлопная турбина, некоторые работают без нагнетателя. Неисправность втулочного клапана и привода нагнетателя. | 82 (Всего часов: 166 ) | |
Креси 12 | Январь 1945 г. - октябрь 1945 г. | Четыре ремонта, установлена выхлопная турбина. Отказ турбины, отказ поршня и отказ привода гидрораспределителя. | (Всего часов: 67 ) |
Аннулирование
Развитие реактивных двигателей обогнало Crecy и заменило потребность в этом двигателе. В результате работы над проектом прекратились в декабре 1945 года, после чего было построено только шесть полных экземпляров, однако в ходе проекта было построено еще восемь V-образных близнецов. 21 декабря 1944 года Crecy s / n 10 достиг 1798 лошадиных сил (1341 кВт), что после корректировки на включение выхлопной турбины было бы приравнено к 2500 лошадиным силам (1900 кВт). [10] В ходе последующих одноцилиндровых испытаний двигателя Ricardo E65 [11] была получена мощность, эквивалентная 5 000 тормозных лошадиных сил (3700 кВт) для всего двигателя. К июню 1945 года на двигателях V12 наработано в общей сложности 1060 часов, а на V-образных близнецах - еще 8600 часов. [12] Судьба шести двигателей Crecy остается неизвестной.
Crecy оказался уникальным упражнением, и компания Rolls-Royce не разрабатывала никаких других двухтактных авиационных двигателей. Вся концепция усовершенствованных поршневых двигателей в то время была вытеснена появлением практического реактивного двигателя . [13]
Приложения (прогнозируемые)
Летом 1941 года Supermarine Spitfire Mk II P7674 был доставлен в Hucknall и снабжен макетом Crecy, позволяющим разработать чертежи капота и детали системы. Планировалось, что первый серийный Spitfire Mk III будет доставлен в Хакнелл в начале 1942 года для установки годного к полетам Crecy, но этого так и не произошло. [14] В отчете Royal Aircraft Establishment (№ E.3932) от марта 1942 г. оценивались характеристики Spitfire, оснащенного двигателем Crecy, и сравнивались их с вариантом с двигателем Griffon 61 . В отчете говорилось, что максимальная выходная мощность Crecy будет слишком велика для планера Spitfire, но что версия с пониженными характеристиками будет иметь значительное улучшение характеристик по сравнению с истребителем с двигателем Griffon. [15]
Исследования de Havilland Mosquito также показали, что он вызывает сложные проблемы с установкой Crecy.
В 1942 году Rolls-Royce Hucknall получил североамериканский P-51 Mustang для испытаний двигателя. Это побудило серию исследований для версии Crecy, и Mustang оказался более подходящим средством передвижения, чем Spitfire. Однако дальше эти исследования не получили.
По мере приближения возможности создания летного двигателя 28 марта 1943 года Hawker Henley L3385 был доставлен в Хакнелл для установки на Crecy. Однако двигатель так и не стал доступен, и самолет оставался в Хакнелле до тех пор, пока он не был списан 11 сентября 1945 года [16].
С 1943 года рассматривался ряд послевоенных транспортных проектов, в которых использовались уникальные характеристики Crecy для наземных, морских и воздушных применений. Никто не продвинулся дальше чертежной доски.
Технические характеристики (Crecy)
[ требуется разъяснение ]
Данные Rolls-Royce Crecy [ необходима ссылка ]
Общие характеристики
- Тип: 12-цилиндровый двухтактный авиационный поршневой двигатель с жидкостным охлаждением
- Диаметр цилиндра : 129,5 мм (5,1 дюйма)
- Ход : 6,5 дюйма (165,1 мм)
- Рабочий объем : 1536 дюймов³ (26 л)
- Сухой вес : 1900 фунтов (862 кг)
Составные части
- Клапанный механизм : поршневые клапаны с приводом от коленчатого вала
- Нагнетатель : шестеренчатым приводом центробежного типа нагнетателя с переменным углом атаки из рабочего колеса лопатокобеспечивающих до 24 фунтовквадратный дюйм (165 кПа) наддува.
- Турбокомпрессор : три двигателя с выхлопной турбиной (версиятурбины Whittle W.1 в масштабе 50%)
- Топливная система: прямой впрыск топлива , 2 6-цилиндровых насоса CAV
- Тип топлива: бензин с октановым числом 100
- Масляная система: шестеренчатый насос
- Система охлаждения: с жидкостным охлаждением
- Редуктор : 0,451: 1 (левый трактор)
Представление
- Мощность двигателя : 2729 л.с. (2035 кВт)
- Удельная мощность : 1,77 л.с. / дюйм³ (78,2 кВт / л)
- Степень сжатия : 7: 1
- Расход топлива: 85,4 галлона / час (388,2 л / час) при 2500 оборотах в минуту
- Удельный расход топлива : 0,55 пинты / л.с. / час при 1800 об / мин (с выхлопной турбиной, ~ 293 г / кВтч)
- Отношение мощности к весу : 1,43 л.с. / фунт (2,36 кВт / кг)
Смотрите также
- Поршневые двигатели для самолетов Rolls-Royce
Связанная разработка
- Rolls-Royce Exe
- Роллс-Ройс Пеннин
Сопоставимые двигатели
- Napier Nomad
- Napier Sabre
Связанные списки
- Список авиационных двигателей
Рекомендации
Заметки
- Перейти ↑ Nahum, Foster-Pegg, Birch 1994, p.26.
- ^ Наум, Фостер-Пегг, Береза 1994. pp.14-15.
- Перейти ↑ Nahum, Foster-Pegg, Birch 1994, p.15.
- ^ Gunston 1986, с.143.
- ^ a b Nahum, Foster-Pegg, Birch 1994, стр. 42–44.
- ^ Rubbra 1990, с.149.
- ^ Лумсден 1994, с.23.
- Перейти ↑ Nahum, Foster-Pegg, Birch 1994, p.121.
- ^ Наум, Foster-Пегг, Береза 1994, pp.127-131.
- Перейти ↑ Nahum, Foster-Pegg, Birch 1994, p.65.
- ^ Hiett и Robson 1950, pp.21-23.
- ^ Наум, Foster-Пегг, Береза 1994, с.117.
- Перейти ↑ Nahum, Foster-Pegg, Birch 1994, p.40.
- ↑ Производство Spitfire Mk III не пошло дальше прототипа самолета.
- ^ Наум, Foster-Пегг, Береза 1994, pp.103-104
- Перейти ↑ Nahum, Foster-Pegg, Birch 1994, p.79.
Библиография
- Наум, А., Фостер-Пегг, Р. У., Берч, Д. Роллс-Ройс Креси , Rolls-Royce Heritage Trust. Дерби, Англия. ISBN 1994 г. 1-872922-05-8
- Ганстон, Билл . Всемирная энциклопедия авиационных двигателей . Кембридж, Англия. Патрик Стивенс Лимитед, 1989 г. ISBN 1-85260-163-9
- Hiett, GF, Robson, JVB Мощный двухтактный двухтактный двигатель с клапаном на рукаве для самолетов: описание разработки исследовательских установок с двухтактным впрыском бензина, построенных и испытанных в лаборатории компании Messrs Ricardo & Co. Ltd. Журнал: Авиастроение и аэрокосмические технологии. Год: 1950 Том: 22 Выпуск: 1 Стр .: 21 - 23. ISSN 0002-2667
- Ламсден, Алек. Британские поршневые двигатели и их самолеты . Мальборо, Уилтшир: Эйрлайф Паблишинг, 2003. ISBN 1-85310-294-6 .
- Руббра, А. А. Поршневые двигатели Rolls-Royce - вспоминает дизайнер: Историческая серия № 16 : Rolls-Royce Heritage Trust, 1990. ISBN 1-872922-00-7
Внешние ссылки
- Изображение Rolls-Royce Crecy
- Rolls-Royce Heritage Trust