Роллс-Ройс Креси

Креси
	Роллс-Ройс Креси
Тип	с жидкостным охлаждением В-12 Двухтактный поршневой двигатель .
Производитель	Роллс-Ройс Лимитед
Дизайнер	Эдди Гасс (главный дизайнер)
Первый запуск	11 апреля 1941 г.
Основные приложения	Не летал (предназначен для Supermarine Spitfire ).
Количество построенных	6 плюс 8 V-twin испытательных стендов

Rolls -Royce Crecy — британский экспериментальный двухтактный 90-градусный V12 жидкостного охлаждения авиационный двигатель 1593,4 куб.дюйма (26,11 л ) объёмом с золотниковыми клапанами и непосредственным впрыском бензина . Первоначально предназначавшийся для скоростного истребителя-перехватчика «спринта», «Креси» позже стал рассматриваться как экономичная высотная силовая установка большой дальности. Разработанный между 1941 и 1946 годами, он был одним из самых совершенных двухтактных авиационных двигателей, когда-либо созданных. Двигатель так и не прошел летные испытания, и проект был отменен в декабре 1945 года из-за прогресса в разработке реактивных двигателей .

Двигатель был назван в честь битвы при Креси , после того как компания Rolls-Royce выбрала сражения темой для названия своих двухтактных авиационных двигателей. Других двигателей этого типа компания Rolls-Royce не разрабатывала.

Проектирование и разработка

Происхождение

Сэр Генри Тизард , председатель Комитета авиационных исследований (ARC), был сторонником мощного «спринтерского» двигателя для истребителей и предвидел необходимость в такой силовой установке еще в 1935 году, когда угроза немецкой авиации. нависла . Было высказано предположение, что Тизард повлиял на своего личного друга Гарри Рикардо, чтобы тот разработал то, что в конечном итоге стало Креси. ^{[ 1 ]} Впервые идея официально обсуждалась на заседании подкомитета по двигателям в декабре 1935 года.

«Председатель заметил, что если министерство авиации желает разработать тип спринтерского двигателя для обороны страны... возникает вопрос, насколько можно игнорировать расход топлива. Господин Рикардо поднял этот вопрос в своем выступлении. недавний разговор с вопросом, может ли высокий расход топлива быть недопустимым при определенных обстоятельствах, и если это так, то исследование возможностей двухтактного бензинового двигателя представляется привлекательным».
- Генри Тизард, Rolls-Royce Crecy

Предыдущий опыт, полученный в период с 1927 по 1930 год с использованием двух переоборудованных двигателей Rolls-Royce Kestrel по контракту Министерства авиации, доказал ценность дальнейших исследований двухтактной конструкции с золотниковыми клапанами. Оба эти двигателя изначально были переоборудованы в дизельные с золотниковыми клапанами с более низкой выходной мощностью, чем в оригинальной конструкции, а также с повышенным количеством механических неисправностей, хотя один переоборудованный Kestrel впоследствии был успешно использован капитаном Джорджем Эйстоном в автомобиле с рекордом наземной скорости под названием Скорость Ветра . ^{[ 2 ]} Второй двигатель был дополнительно переоборудован на бензиновый впрыск, что дало заметное увеличение мощности по сравнению со стандартным Kestrel. ^{[ 3 ]}

Разработка одноцилиндрового двигателя началась в 1937 году под руководством инженера-проектировщика Гарри Вуда с использованием испытательной установки, разработанной Рикардо. Первоначально Crecy был задуман как двигатель с воспламенением от сжатия , а компания Rolls-Royce ранее переоборудовала двигатель Kestrel для работы на дизельном топливе. К тому времени, когда они приступили к разработке самого Crecy совместно с компанией Ricardo приняло решение , министерство авиации вернуться к более традиционной схеме с искровым зажиганием, хотя и с сохранением впрыска топлива.

Техническое описание

Crecy называют одним из самых совершенных двухтактных авиационных двигателей, когда-либо созданных. ^{[ 4 ]}

Первый полноценный двигатель V12 был построен в 1941 году и разработан командой под руководством Гарри Вуда под руководством Эдди Гасса 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 зажигания составлял 30 градусов до верхней мертвой точки 15 фунтов силы на дюйм² (100 кПа ) , а наддув нагнетателя составлял . При стендовых испытаниях он выдавал 1400 лошадиных сил (1000 кВт), но возникли проблемы с вибрацией и охлаждением поршней и гильз. ^{[ 6 ]} Тяга, создаваемая исключительно громким двухтактным выхлопом, была оценена как эквивалентная 30-процентному увеличению мощности воздушного винта сверх номинальной мощности двигателя. Мощность двигателя была интересна сама по себе, но дополнительная тяга выхлопа на высокой скорости могла бы сделать его полезным промежуточным звеном между такими двигателями, как Rolls-Royce Merlin, и ожидаемыми реактивными двигателями. Серийные номера были четными, потому что практика Rolls-Royce предусматривала четные номера двигателей, вращающихся по часовой стрелке, если смотреть спереди.

Рукавные клапаны

клапаны Поступательно-поступательные с клапанами были открытыми, а не герметичными в ненужной головке . 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 длине 1,950 дюйма (49,5 мм) и работали на 15 градусов впереди коленчатого вала . ^{[ 5 ]} Рукавные клапаны Crecy имели аналогичную конструкцию, но отличались по принципу работы по сравнению с конструкцией поворотного золотникового клапана, которая была впервые предложена Роем Федденом и впервые успешно использована в авиационном двигателе Bristol Perseus в 1932 году. ^{[ 7 ]}

Наддув и выхлопная турбина

Наддув использовался для подачи заряда в цилиндр, а не для сжатия картера, как в большинстве двухтактных двигателей. Это позволило использовать обычную систему смазки вместо системы с полной потерей смазки, которая используется во многих двухтактных двигателях. Использовался послойный заряд : топливо впрыскивалось в выпуклое расширение камеры сгорания, где двойные свечи зажигания воспламеняли богатую смесь. Рабочие соотношения воздух-топливо от 15 до 23: 1 позволяли регулировать вырабатываемую мощность от максимальной до 60%. Богатая смесь, поддерживаемая возле свечей зажигания, снижает детонацию , обеспечивая более высокую степень сжатия или наддув нагнетателя. Для достижения холостого хода также использовалось дросселирование нагнетателя. Дроссели нагнетателя представляли собой вихревые дроссели нового типа, изменявшие эффективный угол атаки лопаток крыльчатки от 60 до 30 градусов. Это уменьшило мощность, необходимую для привода нагнетателя при дросселировании, и, следовательно, расход топлива на крейсерской мощности.

Более поздние испытания включали использование выхлопной турбины , которая представляла собой уменьшенную версию Whittle W.1 турбины турбореактивного двигателя , первого летающего британского реактивного двигателя. В отличие от обычного турбокомпрессора турбина была соединена с карданным валом вспомогательных агрегатов двигателя и действовала как устройство рекуперации мощности . Считалось, что использование турбины снизит расход топлива, что позволит использовать двигатель в более крупных транспортных самолетах. Это подтвердилось в ходе испытаний, но случались отказы из-за сильного перегрева и переломов приводного вала. ^{[ 8 ]}

Сводная таблица испытаний

В следующей таблице приведены краткие сведения о программе тестовых запусков, часах работы и отмечены некоторые возникшие неисправности.
Данные из: ^{[ 9 ]}

Двигатель	Дата	Примечания	Часы идут
Креси 2	11 апреля 1941 г.	Первый запуск. Цельный блок цилиндров/головка. Испытания прекращены из-за поломки поршня.	69
	Октябрь 1942 г. – декабрь 1942 г.	За этот период проведено три ремонта, испытания прекратились через 35 часов из-за заклинивания поршня.	67
	Февраль 1943 г. – июль 1943 г.	Переоборудован в конфигурацию Mk II (отдельные головки блока цилиндров), за этот период было проведено три ремонта. Приемочные испытания Минавиации прошли.	38
	Март 1944 г. – июль 1944 г.	За это время было проведено пять реконструкций. Установлены форсунки одинаковой длины, модифицирован привод нагнетателя. Две неисправности, заклинивание золотника и отказ привода нагнетателя.	82
	Август 1944 г. – ноябрь 1944 г.	Типовое испытание пройдено успешно (112 часов). Осмотр после пробега выявил трещины в подшипниках шатунов , поршнях, корпусе редуктора и эксцентриковом приводном подшипнике золотникового клапана.	150
	Март 1945 г. – апрель 1945 г.	Попытка испытания на долговечность, выход поршня из строя через 27 часов. Две реконструкции за этот период.	49 (Всего часов: 461 )
Креси 4	ноябрь 1941 г.	Нет доступного отчета.	55
	Июль 1942 г. – август 1942 г.	Три ремонта, успешное 50-часовое испытание, второе 50-часовое испытание прекращено из-за выхода из строя блока цилиндров из-за трещин.	80
	Сентябрь 1942 г. – Октябрь 1942 г.	Две реконструкции. Успешно завершено 25-часовое испытание, второе испытание остановлено после четырех часов работы из-за неисправности золотникового клапана.	55 (Всего часов: 293 )
Креси 6	Июль 1943 г. – февраль 1944 г.	Первый двигатель построен как Mk II. За этот период было проведено восемь ремонтов, среди которых были отказ привода нагнетателя и перелом болта привода эксцентрика золотникового клапана.	126
	Май 1944 г. – сентябрь 1944 г.	Четыре реконструкции. Поломка гибкого привода нагнетателя и заклинивание золотникового клапана.	93
	Ноябрь 1944 г. – февраль 1945 г.	Три ремонта, отказ главного подшипника, отказ поршня.	128
	Июнь 1945 г. – август 1945 г.	Один ремонт, испытание на долговечность остановлено через 95 часов из-за отказа привода золотникового клапана, 40 часов работы с установленным гребным винтом.	132 (Всего часов: 481 )
Креси 8	Сентябрь 1943 г. – Март 1944 г.	Восемь ремонтов, испытание на выносливость успешно завершено.	207
	апрель 1944 г.	Выход из строя привода нагнетателя.	73
	Июнь 1944 г. – сентябрь 1944 г.	Пять ремонтов, о сбоях не сообщалось.	32
	Октябрь 1944 г. – декабрь 1945 г.	Два ремонта, отказ поршня, двигатель с выхлопной турбиной.	22 (Всего часов: 336 )
Креси 10	Август 1944 г. – февраль 1945 г.	Шесть ремонтов, расплавленный впускной коллектор через семь часов, заклинивание золотникового клапана еще через четыре часа. Две неисправности форсунки.	53
	Март 1945 г. – июнь 1945 г.	Один ремонт, поломка поршня.	30
	Июль 1945 г. – сентябрь 1945 г.	Два ремонта, установлена выхлопная турбина, некоторые работают без нагнетателя. Выход из строя золотникового 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 золотникового клапана.	(Всего часов: 67 )

Отмена

Прогресс в разработке реактивных двигателей опередил прогресс Креси и заменил необходимость в этом двигателе. В результате работы над проектом прекратились в декабре 1945 года, и на тот момент было построено только шесть полных экземпляров, однако в ходе проекта было построено еще восемь V-образных близнецов. 21 декабря 1944 года Crecy серийный номер 10 достиг мощности 1798 лошадиных сил (1341 кВт), что после корректировки на включение выхлопной турбины равнялось бы 2500 лошадиным силам (1900 кВт). ^{[ 10 ]} Последующие одноцилиндровые испытания проводились на двигателе Ricardo E65. ^{[ 11 ]} достиг эквивалента тормозной мощности 5000 лошадиных сил (3700 кВт) для всего двигателя. К июню 1945 года на двигателях V12 было наработано в общей сложности 1060 часов, а еще 8600 часов прошли испытания на V-образных твинах. ^{[ 12 ]} Судьба шести двигателей Crecy остается неизвестной.

Креси оказался уникальным изобретением, и компания Rolls-Royce не разработала никаких других двухтактных авиационных двигателей, а вся концепция усовершенствованных поршневых двигателей того времени была вытеснена появлением практичного реактивного двигателя . ^{[ 13 ]}

Приложения (прогнозируемые)

Летом 1941 года Supermarine Spitfire Mk II P7674 был доставлен в Хакнелл и оснащен макетом Crecy для разработки чертежей капота и деталей системы. Планировалось, что первый серийный Spitfire Mk III будет доставлен в Хакнелл в начале 1942 года для оснащения годного к полетам Crecy, но этого так и не произошло. ^{[ 14 ]} В отчете Королевского авиастроительного предприятия (№ E.3932) от марта 1942 года 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 дефорсированная версия будет иметь значительный прирост производительности по сравнению с истребителем с двигателем Griffon. ^{[ 15 ]}

Исследования de Havilland Mosquito также показали, что при установке Crecy возникают сложные проблемы.

В 1942 году компания Rolls-Royce Hucknall получила для испытаний установки двигателя североамериканский P-51 Mustang . Это побудило к серии исследований версии Crecy, и Мустанг оказался более подходящим вариантом, чем Спитфайр. Однако дальнейшего развития эти исследования не получили.

По мере того, как приближалась возможность создания годного к полетам двигателя, 28 марта 1943 года Hawker Henley L3385 был доставлен в Хакнелл для установки на Crecy. Однако двигатель так и не поступил в продажу, и самолет оставался в Хакнелле, пока не был списан 11 сентября 1945 года. ^{[ 16 ]}

С 1943 года рассматривался ряд послевоенных транспортных проектов, в которых использовались уникальные характеристики Crecy для наземного, морского и воздушного применения. Никто не продвинулся дальше чертежной доски.

Технические характеристики

Данные Rolls-Royce Crecy. ^{[ 5 ]}

Общие характеристики

Тип: 12-цилиндровый 2-тактный авиационный поршневой двигатель жидкостного охлаждения с наддувом.
Диаметр цилиндра : 5,1 дюйма (129,5 мм)
Ход : 6,5 дюйма (165,1 мм)
Водоизмещение : 1536 дюймов ³ (26 л)
Сухой вес : 1900 фунтов (862 кг)

Компоненты

Клапанный механизм : поршневые золотниковые клапаны с приводом от коленчатого вала.
Нагнетатель : с шестеренчатым приводом Нагнетатель центробежного типа и переменным углом атаки лопастей рабочего колеса, обеспечивающий наддув до 18 фунтов на квадратный дюйм (124 кПа).
Турбокомпрессор : три двигателя, оснащенные выхлопной турбиной (версия турбины Whittle W.1 в масштабе 50% )
Топливная система: непосредственный впрыск топлива , 2 CAV. 6-цилиндровых насоса
Тип топлива: бензин с октановым числом 100.
Масляная система: Шестеренчатый насос
Система охлаждения: жидкостное охлаждение.
Редуктор : 0,451:1 (Левый трактор)

Производительность

Выходная мощность: 2729 л.с. (2035 кВт)
Удельная мощность : 1,71 л.с./дюйм ³ (77,97 кВт/л)
Степень сжатия : 7:1
Расход топлива: 85,4 галлона/час (388,2 л/час) при 2500 об/мин.
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)

См. также

Поршневые авиационные двигатели Rolls-Royce

Связанные разработки

Сопоставимые двигатели

Напье Кочевник
Нэпьер Сэйбер
Saurer FLB 1000 : также двухтактный дизельный двигатель, переоборудованный на бензиновый, с сохраненным впрыском топлива.

Связанные списки

Список авиационных двигателей

Ссылки

Примечания

Цитаты

^ Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр.26.
^ Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994. стр. 14–15.
^ Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр.15.
^ Ганстон 1986, стр.143.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Наум, Фостер-Пегг, Берч, 1994, стр. 42–44.
^ Руббра 1990, стр.149.
^ Ламсден 1994, стр.23.
^ Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр.121.
^ Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр. 127-131.
^ Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр.65.
^ Хиетт и Робсон 1950, стр. 21–23.
^ Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр.117.
^ Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр.40.
↑ Производство Spitfire Mk III не зашло дальше прототипа самолета.
^ Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр. 103–104.
^ Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр.79.

Библиография

Наум А., Фостер-Пегг Р.В., Берч Д. Роллс-Ройс Креси , Фонд наследия Rolls-Royce. Дерби, Англия. 1994 г. ISBN 1-872922-05-8
Ганстон, Билл . Всемирная энциклопедия авиационных двигателей . Кембридж, Англия. Патрик Стивенс Лимитед, 1989 год. ISBN 1-85260-163-9
Хиетт, Г.Ф., Робсон, Дж.В.Б. Мощный двухтактный клапанный двигатель для самолетов: описание разработки двухтактных исследовательских установок с впрыском бензина, построенных и испытанных в лаборатории господ Ricardo & Co. Ltd. Журнал: Авиатехника и аэрокосмические технологии. Год: 1950 Том: 22 Выпуск: 1 Страницы: 21 - 23. ISSN 0002-2667
Ламсден, Алек. Британские поршневые двигатели и их самолеты . Мальборо, Уилтшир: Airlife Publishing, 2003. ISBN 1-85310-294-6 .
Руббра, А.А. Поршневые авиационные двигатели Rolls-Royce - вспоминает дизайнер: Историческая серия № 16 : Rolls-Royce Heritage Trust, 1990. ISBN 1-872922-00-7

[1] Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр.26.

[2] Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994. стр. 14–15.

[3] Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр.15.

[4] Ганстон 1986, стр.143.

[Nahum_et_al._42–44-5] Jump up to: ^а ^б ^с Наум, Фостер-Пегг, Берч, 1994, стр. 42–44.

[6] Руббра 1990, стр.149.

[7] Ламсден 1994, стр.23.

[8] Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр.121.

[9] Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр. 127-131.

[10] Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр.65.

[11] Хиетт и Робсон 1950, стр. 21–23.

[12] Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр.117.

[13] Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр.40.

[14] Производство Spitfire Mk III не зашло дальше прототипа самолета.

[15] Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр. 103–104.

[16] Наум, Фостер-Пегг, Берч 1994, стр.79.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]