Читать книгу "Битва за скорость. Великая война авиамоторов - Валерий Августинович"

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.

Еще в 1932 г. на «Роллс-Ройсе» в предвидении большей потребной мощности, чем Kestrel (несмотря на его 900-сильную версию Peregrine и версию с испарительной системой охлаждения «Goshawk» — «Большой Ястреб» обеспечивающей малое внешнее сопротивление), Генри Ройс начинает на частные деньги (правительство поначалу проект не финансирует) разработку мотора (PV-12 Private Venture, или «Частный Проект», 12-цилиндровый). Через год правительство начинает его софинансирование. Так рождается Merlin, а его «патрон» Генри Ройс умирает, не увидя триумфа мотора.

Merlin-1 вышел в свет в 1937 г. со стандартной мощностью того времени 1030 л с. Через год специально для рекордов был выпущен Merlin-2 мощностью 2160 л.с. Продолжается его развитие, и к 1940 г. выходит Merlin-4 с охлаждением смесью вода-гликоль в пропорции 70 %/30 % с ее прокачкой под давлением. В этом же году появляется Merlin-10 мощностью 1145 л.с. с двухскоростным нагнетателем и вскоре — Merlin-20 с улучшенными характеристиками нагнетателя, за счет чего мощность возрастает до 1390 л.с. В 1941 г. появляется модификация Merlin-66 мощностью 1280л.с. с двухскоростным двухступенчатым нагнетателем с промежуточным охлаждением воздуха, что по известному закону термодинамики улучшает его экономичность. Готовая конструкция привода нагнетателя была заимствована с французской фирмы «Фарман» в 1938 г. К 1945 г. Merlin-130 за счет улучшений, в том числе и воздухозаборника, достиг мощности 1670 л.с. В 1942 г. была выпущена и увеличенная модель Merlina — «Грифон» для «Спитфайра-12» с мощностью 1540 л.с.

В Германии авиационными моторами занялись на десять лет позже Франции — с 1912 г. Базой для них был и хорошие моторы для гоночных автомобилей. Но немцы быстро догнали ушедших вперед французов и англичан. Интересна эволюция Фердинанда Порше, всемирно известного конструктора автомобилей и танков. Но начинал молодой Порше как инженер-конструктор авиационных моторов на фирме «Австро-Даймлер». В 1911 г. кайзер Германии Вильгельм II объявил конкурс на создание авиационного мотора мощностью 120 л.с. в надежде создать лучший в мире мотор. Порше было поручено разработать конструкцию мотора. Он выбрал шестицилиндровую рядную схему жидкостного охлаждения с отдельными цилиндрами-эта схема стала основной в Германии.

Благодаря жесткому и, заметим, грамотному техническому заданию от военного ведомства вес авиационного мотора был задан с семичасовым запасом горючего — немецкие конструкторы хорошо потрудились, чтобы минимизировать этот параметр. Ротативная схема типа «Гном» отпала сразу из-за ее «прожорливости». Победил шестицилиндровый «Мерседес» мощностью 160 л.с., превзошедший по надежности и долговечности все моторы того времени (оптимизированные полусферические головки, литые стальные цилиндры, дублированная система зажигания). Кроме этого, особенностью германских моторов была их «висячая», т. е. перевернутая, схема цилиндров. Это обусловливалось целью освободить горизонт перед летчиком и отвести в сторону от него выхлопные газы. Помимо этого в такой схеме достигалось более эффективное охлаждение: за счет разности плотностей более холодная вода оказывается внизу, где расположены наиболее горячие части мотора — выхлопные клапаны. Эта «висячая» схема сохранилась и позднее, когда увеличилось число цилиндров до 12 и расположение их стало в результате не V-образным, а А-образным).

Уже в 1913–1914 гг. немецкие летчики с этим мотором отвоевали рекорды продолжительности полета (24 часа) и высоты (8100 м). Кроме того, немецкие конструкторы впервые разработали надежную безкарбюраторную автоматическую (по давлению воздуха) систему подачи топлива в цилиндры (систему непосредственного вспрыска). Такая система устраняла главные недостатки карбюратора — возможность обледенения в условиях большой водности воздуха при низких температурах и пожара из-за проскока пламени из цилиндра в канал с подготовленной для горения смеси и, кроме того, уменьшала гидравлические потери на входе. Система представляла собой датчик давления — сильфон, сервоусилитель сигнала (хода сильфона), плунжерный насос топлива, исполнительный механизм и дозатор топлива, расход которого автоматически следовал за измененном давления воздуха на входе. Эта система позже хорошо вписалась в моторах воздушного охлаждения при постановке ее на выходе из нагнетателя.

В 1926 г. в период послевоенного кризиса в Германии произошло слияние моторостроительной фирмы Даймлер», основанной известным инженером Готтлибом Даймлером еще в XIX веке, и автомобильной фирмы «Бенц». Первый авиационный мотор жидкостного охлаждения DB-600 был спроектирован на фирме «Даймлер- Бенц» в 1932 г. инженерами Бергаром и Наллингером.

Последующие модификации этого мотора имели индекс DB-601, DB-602 и т. д. Этот мотор оказался очень удачным и, по сути, стал основным немецким мотором Второй мировой войны. Фирма «Даймлер-Бенц» была крупнейшей моторной фирмой в Германии к началу войны, владевшей одиннадцатью заводами. Главным опытно-конструкторским центром фирмы «Даймлер-Бенц» был завод в «Штутгарт — Унтертюркхайме». Опытные образцы изготовлялись в Берлине-Мариенфельде. К 1944 г. на фирме работало свыше 60 тыс. человек.

Кроме «Даймлер-Бенц», в Германии давно работали и другие известные фирмы: «Юнкерс» и «БМВ». Гуго Юнкерс (1859–1935), получивший известность преимущественно как основатель самолетной фирмы, на самом деле еще в 1897 г. стал профессором термодинамики в высшей технической школе Ахена, т. е. по своему родовому образованию был специалистом по тепловым двигателям. А в 1913 г. он основал моторостроительную фирму Junkers Motorenbau в Магдебурге и только в 1918 г. — ставшей известной самолетостроительную фирму Junkers Flugzeugwerk. В 1936 г. обе фирмы были объединены, когда Гуго Юнкерс был уже не у дел.

Фирма «Баварские моторные заводы» (Bayerische Motoren Werke GmbH), или «БМВ», включилась в разработку авиационных моторов уже в 1917 г. и в 1920-е гг. имела успешную конструкцию широко применявшегося мотора жидкостного охлаждения БМВ-VI, но к началу 1930-х БМВ-VI устарел, в первую очередь по весовым характеристикам. Для преодоления технологического отставания от США «БМВ» в конце 1920-х гг. закупила лицензию на производство моторов воздушного охлаждения у фирмы «Пратт-Уитни» (Wasp — «Оса» и Hornet — «Шершень»). В 1936 г. на базе известной немецкой фирмы «Сименс» в Берлине была создана ее дочерняя специальная авиамоторостроительная фирма «Брамо», или «Брандербургские моторы» (Brandenburgische Motorenwerke GmbH), тоже занимавшаяся моторами воздушного охлаждения (девятицилиндровая звезда «Фафнир-323», что в переводе со скандинавского означает, по сути, «Дракон», мощностью 950 л.с.). В 1939 г. она была включена в состав «БМВ».