Гном Моносупап

Моносупап
	Роторный двигатель Gnome 9N 1917 года выпуска мощностью 160 л.с. Monosoupape с двойным зажиганием . Диаметр 95 см (37,4 дюйма).
Тип	Роторный авиационный двигатель
Национальное происхождение	Франция
Производитель	Гном и Рона
Первый запуск	1913
Основные приложения	Кондиционер DH.2 ; Ньюпор 28

Monosoupape « ( -французски по одноклапанный ») — роторный двигатель , впервые представленный в 1913 году компанией Gnome Engine Company (переименованной в Gnome et Rhône в 1915 году). В нем использовалось продуманное расположение внутренних перепускных каналов и один выпускной клапан с толкателем, чтобы заменить множество движущихся частей, встречающихся в более традиционных роторных двигателях, и это сделало двигатели Monosoupape одними из самых надежных в то время. Британский авиаконструктор Томас Сопвит назвал Monosoupape «одним из величайших достижений в авиации». ^[1]

Двигатели Monosoupape производились по лицензии в больших количествах в Великобритании, России, Италии и США. Были произведены две разные версии с девятью цилиндрами: 9B-2 мощностью 100 л.с. (75 кВт) и 9N мощностью 160 л.с. (120 кВт) с разным рабочим объемом , что давало версии 9N с большим рабочим объемом почти цилиндрическую форму картера, а в 9N также использовался двойная система зажигания для повышения безопасности полета.

По лицензии в Великобритании было произведено 2188 единиц, причем модернизированная версия мощностью 120 л.с. (89 кВт) позже была построена в России и Советском Союзе, два из которых в 1931–32 годах летали на советском ЦАГИ -1ЭА одновинтовом вертолете . ^[2]^[3]

Фон

В отличие от других роторных двигателей, ранние двигатели Gnome, такие как Gnome Omega , Lambda и Delta, использовали уникальное расположение клапанов, чтобы исключить толкатели , которые работали во время входной фазы цикла сгорания на более традиционных двигателях. Вместо этого единственный выпускной клапан на головке блока цилиндров приводился в действие толкателем, который открывал клапан, когда давление падало в конце рабочего такта. Впускной клапан, управляемый давлением, который уравновешивался противовесом для выравнивания центробежных сил, был расположен в центре головки поршня, где он открывался, позволяя топливно-воздушному заряду поступать из центрального картера двигателя.

Несмотря на свою изобретательность, система имела несколько недостатков: для обслуживания впускных клапанов и правильной регулировки фаз газораспределения приходилось снимать головки цилиндров. Экономия топлива пострадала по сравнению с другими роторными двигателями, потому что впускные клапаны не могли открываться и закрываться в идеальное время.

Дизайн

В 1913 году Луи Сеген и его брат Лоран (инженеры, основавшие Société Des Moteurs Gnome [автомобильная компания Gnome] в 1905 году) представили новую серию Monosoupape , в которой устранился впускной клапан, заменив его перекачивающими портами с поршневым управлением, подобными тем, что встречается в двухтактном двигателе . Начиная с рабочего такта, четырехтактный двигатель работал нормально до тех пор, пока поршень почти не достиг нижней мертвой точки (НМТ), когда выпускной клапан был открыт «рано». Это позволило еще горячим сгоревшим газам «выскочить» из двигателя, пока поршень все еще двигался вниз, сбрасывая давление выхлопных газов и предотвращая попадание выхлопных газов в картер. После небольшого дополнительного перемещения поршень открыл 36 небольших отверстий вокруг основания цилиндра, ведущих в картер , в котором содержалась дополнительная топливно-воздушная смесь ( заряд ). В этот момент никакой передачи не произошло, поскольку не было перепада давления; цилиндр все еще был открыт для воздуха и, следовательно, находился под давлением окружающей среды. Верхний клапан выпускает воздух прямо в попутный поток , поскольку выпускной коллектор практически не мог быть прикреплен к вращающемуся картеру и цилиндрам. Отсутствие выпускного коллектора также позволило сэкономить вес и предотвратить возникновение чрезмерных гироскопических сил в полете.

Во время такта выпуска продувка происходила, поскольку воздух, проходящий мимо внешней части цилиндра, снижал давление внутри из-за прямого воздействия выпускного отверстия на спутный поток. Поршень продолжал свой такт выпуска до достижения верхней мертвой точки (ВМТ), но клапан оставался открытым. Поршень начал двигаться вниз на такте впуска при все еще открытом клапане, втягивая в цилиндр новый воздух. Он оставался открытым до тех пор, пока не опустился на две трети, после чего клапан закрылся, и оставшаяся часть такта впуска значительно снизила давление воздуха. Когда поршень снова открыл передаточные каналы, низкое давление в цилиндре восполнило остаток заряда.

Заряд представлял собой слишком богатую смесь воздуха, который добывался через полый коленчатый вал , и топлива, непрерывно впрыскиваемого топливной форсункой на конце топливопровода, поступающего в картер через полый коленчатый вал. Сопло находилось вблизи внутреннего основания цилиндра, где располагались перепускные отверстия, и было направлено на него. Топливная форсунка была неподвижна вместе с коленчатым валом, а цилиндры поочередно вращались в нужное положение. Такт сжатия был обычным.

Свеча зажигания устанавливалась горизонтально в задней части цилиндра вверху, но не имела соединительного высоковольтного провода. Кольцевая шестерня с внутренними зубьями, установленная на двигателе, приводила в движение стационарное магнето, установленное на брандмауэре, выходная клемма которого высокого напряжения находилась в непосредственной близости от клемм свечей зажигания, когда они проходили мимо. Такое расположение устранило необходимость в распределителе и высоковольтной проводке, которые имеются в обычных системах зажигания с механическим синхронизатором . Эта кольцевая шестерня также приводила в движение масляный насос, который подавал масло ко всем подшипникам , а также через полые толкатели к коромыслам и клапанам, а также приводила в действие воздушный насос, который создавал давление в топливном баке. Более поздние двигатели Gnome 9N мощностью 160 л.с. (120 кВт) имели двойную систему зажигания для обеспечения безопасности: две свечи зажигания на цилиндр, которые были электрически подключены, провода проложены к картеру, а центральная пара магнето приводилась в движение вращающимся картером двигателя.

Контроль

Таким образом, у моносупапов был единственный регулятор бензина, используемый для ограниченной степени регулирования скорости. В ранних примерах частотой вращения двигателя можно было управлять, изменяя время открытия и степень открытия выпускных клапанов с помощью рычагов, воздействующих на толкатели клапанов, но позже от этого отказались из-за того, что они вызывали возгорание клапанов. Вместо этого использовался сигнальный переключатель, который при нажатии отключал зажигание. Его использовали экономно, чтобы избежать загрязнения свечей зажигания, поскольку его можно было безопасно использовать только тогда, когда подача топлива также была отключена. Более поздний подтип 9N с выходной мощностью 160 л.с. также отличался необычным методом функционирования со встроенной установкой двойного зажигания, которая позволяла достигать выходных значений мощности в половину, четверть и одну восьмую за счет использования переключателя-купе. и специальный пятипозиционный поворотный переключатель, который выбирал, какой из трех альтернативных уровней мощности будет выбран при нажатии переключателя купе, позволяя ему отключать все искровое напряжение на всех девяти цилиндрах через равные промежутки времени для достижения многократного уровни снижения мощности. ^[4] Годная к полетам репродукция истребителя-моноплана Fokker D.VIII с зонтиком на аэродроме Олд-Райнбек, оснащенная уникальным двигателем Gnome 9N, часто демонстрирует использование четырехуровневой выходной мощности своего Gnome 9N при обоих наземных испытаниях. ^[5] и в полете.

Смазка

Система смазки, как и во всех роторных двигателях, была полнопоточной, в которой касторовое масло в топливно-воздушную смесь закачивалось . Касторовое масло использовалось потому, что оно плохо растворялось в топливе и обладало смазывающими свойствами, превосходящими другие доступные масла. За каждый час работы двигателя в воздух распылялось более двух галлонов касторового масла. Это объясняет, почему большинство роторных двигателей были оснащены кожухами, при этом нижняя часть отсутствовала, чтобы направлять брызги касторового масла в сторону от пилота. ^[6] Несгоревшее касторовое масло из двигателя при проглатывании оказало на пилота слабительное действие. ^[7]

Поскольку весь двигатель вращался, его необходимо было точно балансировать, что требовало точной обработки всех деталей. В результате производство Monosoupape было чрезвычайно дорогим: модели мощностью 100 л.с. (75 кВт) стоили 4000 долларов в 1916 году (около 89 000 долларов в долларах 2017 года). Однако они использовали меньше смазочного масла и весили немного меньше, чем более ранние двухклапанные двигатели. ^[8]

Варианты

Гном Моносупап 7 Тип А: Семицилиндровый роторный двигатель мощностью 80 л.с. (60 кВт). Диаметр цилиндра и ход поршня : 110 × 150 мм (4,3 × 5,9 дюйма).
Гном Моносупап 9 Тип B-2: Девятицилиндровый роторный двигатель мощностью 100 л.с. (75 кВт). Диаметр цилиндра и ход поршня: 110 × 150 мм (4,3 × 5,9 дюйма).
Гном Моносупап 11 Тип C: 11-цилиндровая версия
Гном Моносупап 9 Тип N: (1917) девятицилиндровый роторный двигатель, картер большего диаметра, чем у B-2, 150 или 160 л.с. (112 или 119 кВт), увеличенный объем до 15,8 л (960 куб. Дюймов). Диаметр цилиндра и ход поршня: 115 × 170 мм (4,5 × 6,7 дюйма).
Гном Моносупап 9 Тип R: Девятицилиндровый роторный двигатель мощностью 180 л.с., развитие 9N с тем же ходом поршня 170 мм (6,7 дюйма).

Приложения

Список из Ламсдена.

Моносупапе 7 Тип А

Моносупап 9 Тип Б

Моносупап 9 Тип N

Двигатели на выставке

Девятицилиндровый двигатель Monosoupape выставлен на всеобщее обозрение в Музее Королевских ВВС в Лондоне .
Девятицилиндровый двигатель Monosoupape выставлен на всеобщее обозрение в Аэрокосмическом музее Калифорнии .
Семицилиндровый двигатель Monosoupape представлен на выставке Solent Sky .
Один Monosoupape, построенный Питером Хукером (Англия), выставлен в Национальном музее аэронаутики в Мороне , Аргентина . Он используется во время выставок для объяснения систем роторных двигателей, поскольку показывает их рабочие внутренние части.
Отреставрированный B-2 Monosoupape выставлен в Музее авиации Новой Англии , международный аэропорт Брэдли, Виндзор-Локс, Коннектикут, США. ^[9]
У TAVAS в Австралии их два. http://www.tavas.com.au/rotary-engine.php. Архивировано 22 октября 2014 г. в Wayback Machine. Оба для выставки летающих самолетов.
Отреставрированный Monosoupape 9 Type N выставлен в музее Рейнольдса-Альберты .
Оригинальный (нереставрированный) девятицилиндровый двигатель Monosoupape выставлен на всеобщее обозрение в Южно-Австралийском музее авиации в Южной Австралии. Видео его работы можно найти по адресу https://www.saam.org.au/engines.html.

Технические характеристики (Monosoupape 9, тип B-2)

Данные Ламсдена .

Общие характеристики

Тип: 9-цилиндровый, однорядный, роторный двигатель.
Диаметр цилиндра : 110 мм (4,3 дюйма)
Ход : 150 мм (5,9 дюйма)
Рабочий объем : 12,8 л (780 куб. Дюймов)
Длина: 107,4 см (42,3 дюйма)
Диаметр: 95 см (37 дюймов)
Сухой вес : 137,4 кг (303 фунта)

Компоненты

Клапанный механизм : один верхний клапан с отверстиями для цилиндров.
Тип топлива: числом 40-50. с октановым бензин
Масляная система: Полная потеря, касторовое масло
Система охлаждения: с воздушным охлаждением
Редуктор : Прямой привод, правосторонний трактор, левый толкатель.

Производительность

Выходная мощность: 86 кВт (115 л.с.) при 1300 об/мин (Максимальная мощность)
Степень сжатия : 4,85:1

См. также

Gnome Omega , Delta и Lambda (ранее семицилиндровые конструкции Gnome с впускным клапаном в головке поршня)

Сопоставимые двигатели

Связанные списки

Список авиационных двигателей

Ссылки

Цитаты

^ Наум, Эндрю (1999). Роторный авиационный двигатель . NMSI Trading Ltd. ISBN 1-900747-12-Х .
^ Савин, Александр. «ЦАГИ 1-ЭА». Архивировано 26 января 2009 г. в Wayback Machine ctrl-c.liu.se, 24 марта 1997 г. Проверено 12 декабря 2010 г.
^ видео
^ Мюррин, Фред; Филлипс, Терри. «(A) Посмотрите на роторный двигатель Gnôme 9N» . kozaero.com . КозАэро . Проверено 13 августа 2021 г. Чтобы двигатель работал плавно на пониженных режимах мощности, селекторный переключатель должен был отключать все цилиндры через равные промежутки времени. Также было полезно периодически зажигать все цилиндры, чтобы поддерживать их в тепле и предотвращать загрязнение свечей зажигания маслом. Селекторный переключатель имеет пять положений: нулевое (0) для выключения и четыре рабочих положения, с первого по четвертое (1-4) (см. Фото 5). У Gnôme 9N было два магнето (и две свечи зажигания на цилиндр), а селекторный переключатель был подключен только к правому магнето, поэтому пилоту было необходимо выключить левое магнето, если он хотел изменить скорость двигателя.
^ Стартап Old Rhinebeck Fokker D.VIII и Takoff (YouTube). Аэродром Старый Райнбек: Шолом. 4 августа 2019 г. Событие происходит с 0:12 до 2:00. Архивировано из оригинала 13 августа 2021 года . Проверено 13 августа 2021 г. {{cite AV media}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
^ Gnome Monosoupape Type N Rotary Получено 18 февраля 2009 г.
^ Сетрайт, IJK (1971). Сила полета: развитие поршневого двигателя в авиации . Аллен и Анвин. п. 27. ISBN 978-0043380413 .
^ Вивиан, Э. Чарльз (2004). История воздухоплавания . Издательство Кессинджер. п. 255. ИСБН 1419101560 .
^ «Музей авиации Новой Англии» .

Маккатчеон, Кимбл Д. «Роторный ротор Gnome Monosoupape Type N» (PDF) . Историческое общество авиационных двигателей. Архивировано из оригинала (PDF) 6 июля 2008 г. Проверено 1 мая 2008 г.

Библиография

Ламсден, Алек. Британские поршневые двигатели и их самолеты . Мальборо, Уилтшир: Airlife Publishing, 2003. ISBN 1-85310-294-6 .

Внешние ссылки

[nahum-1] Наум, Эндрю (1999). Роторный авиационный двигатель . NMSI Trading Ltd. ISBN 1-900747-12-Х .

[2] Савин, Александр. «ЦАГИ 1-ЭА». Архивировано 26 января 2009 г. в Wayback Machine ctrl-c.liu.se, 24 марта 1997 г. Проверено 12 декабря 2010 г.

[3] видео

[4] Мюррин, Фред; Филлипс, Терри. «(A) Посмотрите на роторный двигатель Gnôme 9N» . kozaero.com . КозАэро . Проверено 13 августа 2021 г. Чтобы двигатель работал плавно на пониженных режимах мощности, селекторный переключатель должен был отключать все цилиндры через равные промежутки времени. Также было полезно периодически зажигать все цилиндры, чтобы поддерживать их в тепле и предотвращать загрязнение свечей зажигания маслом. Селекторный переключатель имеет пять положений: нулевое (0) для выключения и четыре рабочих положения, с первого по четвертое (1-4) (см. Фото 5). У Gnôme 9N было два магнето (и две свечи зажигания на цилиндр), а селекторный переключатель был подключен только к правому магнето, поэтому пилоту было необходимо выключить левое магнето, если он хотел изменить скорость двигателя.

[5] Стартап Old Rhinebeck Fokker D.VIII и Takoff (YouTube). Аэродром Старый Райнбек: Шолом. 4 августа 2019 г. Событие происходит с 0:12 до 2:00. Архивировано из оригинала 13 августа 2021 года . Проверено 13 августа 2021 г. {{cite AV media}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )

[6] Gnome Monosoupape Type N Rotary Получено 18 февраля 2009 г.

[7] Сетрайт, IJK (1971). Сила полета: развитие поршневого двигателя в авиации . Аллен и Анвин. п. 27. ISBN 978-0043380413 .

[vivian-8] Вивиан, Э. Чарльз (2004). История воздухоплавания . Издательство Кессинджер. п. 255. ИСБН 1419101560 .

[9] «Музей авиации Новой Англии» .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

v т и Гном-Рон Авиационные двигатели
Gnome rotary engines	1906 25hp rotary 1907 50hp rotary 34hp 5-cyl rotary 60hp 7-cyl rotary 123hp 14-cyl rotary Delta Delta-Delta Gamma Gamma-Gamma Monosoupape 7 Type A Monosoupape 9 Type B-2 Monosoupape 9 Type N Omega Omega-Omega Lambda Lambda-Lambda Sigma
Le Rhône rotary engines	7 7A 7B 7B2 9C 9J 9R 9Z 11F 14D 18E 1912 18E 1917 28E K L M P R
Gnome et Rhône radial engines	5B 5K 7K 9A 9K 14K 14M 14N 14P 14R 18L 18R