Packard V-1650 Merlin

V-1650 Merlin
	Packard V-1650-7 Merlin
Тип	Поршневой двигатель V-12 с жидкостным охлаждением
Национальное происхождение	Великобритания/США
Производитель	Паккард
Первый запуск	август 1941 г.
Основные приложения	Североамериканский P-51 Мустанг ; Супермарин Спитфайр ; Авро Ланкастер
Количество построенных	55,523
Разработано на основе	Роллс-Ройс Мерлин

Packard V-1650 Merlin — версия Rolls-Royce Merlin авиационного двигателя , выпускаемая по лицензии в США компанией Packard Motor Car Company . ^{[ 1 ]} Двигатель был лицензирован для расширения производства Rolls-Royce Merlin для использования в Великобритании. Этот двигатель также заполнил пробел в США в то время, когда двигатели американского производства с аналогичной мощностью не были доступны.

Первые V-1650 с одноступенчатым нагнетателем , эквивалентным Merlin XX, использовались в истребителе P-40F Kittyhawk и в канадских Hawker Hurricanes. ^{[ сломанный якорь ]}. Более поздние версии, основанные на серии Merlin 60, включали более совершенный двухступенчатый нагнетатель для улучшения характеристик на больших высотах. Наиболее заметное применение он нашел в североамериканском истребителе P-51 Mustang, улучшив характеристики самолета, чтобы он мог сопровождать тяжелые бомбардировщики союзников из Великобритании в Германию и обратно.

Проектирование и разработка

С началом Второй мировой войны британская авиационная промышленность значительно расширилась. Существовала острая потребность в двигателе Rolls-Royce Merlin, поскольку в Крю, Манчестере и Глазго открывались теневые заводы. Этого было недостаточно для удовлетворения растущего спроса, поскольку британское правительство стремилось расширить производство с использованием производителей из США. было достигнуто соглашение В сентябре 1940 года между Rolls-Royce и Packard Motor Car Company о производстве Merlin по лицензии, при этом был размещен заказ на сумму 130 000 000 долларов. Первый двигатель Packard, получивший обозначение V-1650-1 , был запущен в августе 1941 года. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Первой американской моделью была версия Mark XX, получившая обозначение V-1650-1 в американских вооруженных силах и Packard Merlin 28 в Великобритании. В этом двигателе использовался одноступенчатый двухскоростной нагнетатель, механизм переключения передач которого изначально был получен из французской патентной лицензии Фармана. Merlin 28 использовался для бомбардировщика Avro Lancaster . Версия этого двигателя USAAF V-1650-1 использовалась в Curtiss P-40F . В первоначальных модификациях этого двигателя Packard подшипники главного коленчатого вала были заменены медно-свинцовым сплавом на сплав серебра и свинца и имели индиевое покрытие. Он был разработан подразделением Pontiac компании General Motors для предотвращения коррозии, которая была возможна при использовании смазочных масел, которые использовались в то время. Подшипниковое покрытие также улучшило прикатываемость (приработку) и несущую способность поверхности. ^{[ нужна ссылка ]}

В ответ на запрос британского министерства авиации на высотный «Мерлин» для герметичного высотного бомбардировщика «Веллингтон VI» команда «Роллс-Ройс» под руководством Стэнли Хукера разработала «Мерлин» с двухступенчатым наддувом, который стал «Мерлином». 60-я серия. Первый двигатель 60-й серии был запущен в марте 1941 года и впервые поднялся в воздух в июле того же года. ^{[ 4 ]} Когда было произведено всего 63 экземпляра отмененного в противном случае Wellington VI, эти двигатели вместо этого были установлены на Spitfire IX как Merlin 61.

Эта модель позже была произведена Packard как V-1650-3 и стала известна как «высотный» Merlin, предназначенный для P-51, первого двухступенчатого преобразования Merlin-Mustang, летающего на Merlin 61. ^{[ 5 ]} как Mustang X в октябре 1942 года, серийный P-51B (Mustang III) с двигателем V-1650-3 поступил на вооружение в 1943 году. Двухскоростная двухступенчатая секция нагнетателя двухступенчатых Merlins и V-1650-3. имел два отдельных рабочих колеса на одном валу, которые обычно приводились в движение через зубчатую передачу с передаточным числом 6,391:1. Гидравлический механизм переключения передач масляных муфт может включаться электрическим соленоидом для увеличения этого передаточного отношения до 8,095:1 в положении нагнетателя на высокой скорости. ^{[ нужна ссылка ]}

Высокоскоростное передаточное число крыльчаток было не таким высоким, как передаточное число, используемое в Allison , но скорость крыльчатки - не единственный фактор, определяющий производительность двигателя, которая также зависит от размера и шага лопастей крыльчатки. Нагнетатель с шестеренчатым приводом является паразитным аксессуаром; поэтому зубчатая передача крыльчатки и профили лопастей тщательно разработаны для обеспечения максимальной мощности на высоте без ущерба для доступной мощности на критическом этапе взлета. Двойная ступень подачи сжатой топливно-воздушной смеси обеспечивала подачу давления наддува через диффузор во впускные коллекторы, что увеличивало критическую высоту силовой установки. ^{[ нужна ссылка ]}

Способность нагнетателя поддерживать давление на уровне моря в системе впуска цилиндров позволила Packard Merlin развивать мощность более 1270 лошадиных сил (950 кВт) на высоте более 30 000 футов (9 100 м). ^{[ нужна ссылка ]} Двухступенчатая крыльчатка создавала сильный нагрев топливно-воздушной смеси в процессе сжатия, и для предотвращения детонации сжимаемого заряда приходилось охлаждать смесь перед поступлением в цилиндры. Охлаждение осуществлялось в канале промежуточного охладителя , отлитом в колесной арке между рабочими колесами первой и второй ступени. ^{[ нужна ссылка ]} Охлаждающая жидкость на основе этиленгликоля циркулировала по этому каналу с помощью насоса для отвода избыточного тепла, выделяемого крыльчатками. Без промежуточного охладителя температура заряда могла достигать 400 ° F (204 ° C). ^{[ нужна ссылка ]} Интеркулер сам по себе не мог справиться с высокой температурой, поэтому между выходом нагнетателя и впускным коллектором цилиндров было установлено дополнительное охлаждающее ребро и трубчатый сердечник. Этот радиатор был известен как доохладитель и служил резервуаром для системы охлаждения нагнетателя. Гликолевая смесь, используемая для охлаждения, не зависела от основной системы охлаждения двигателя и использовала центробежный насос с приводом от двигателя для циркуляции охлаждающей жидкости через систему радиатора самолета с максимальной скоростью 36 галлонов США (136 литров, 30 британских галлонов) в минуту. в зависимости от оборотов двигателя. ^{[ нужна ссылка ]} Эта комбинированная система снизила температуру заряда до подходящего уровня.

Дроссельные клапаны в горловине карбюратора с восходящим потоком управлялись автоматическим контролем наддува через дроссельную заслонку для поддержания выбранного давления в коллекторе при изменении высоты. Клапаны были открыты лишь частично во время работы на земле и на малых высотах, чтобы предотвратить перегрузку двигателя. Поскольку плотность воздуха уменьшается с увеличением высоты, дроссельные заслонки постепенно открывались в ответ на снижение атмосферного давления. Эта система обеспечивала полную мощность в пределах ограничений наддува двигателя до критической высоты 26 000 футов (7 900 м). ^{[ нужна ссылка ]}

Измерение давления наддува

Британцы измерили давление наддува в фунтах-силах на дюйм. ² (пси). Нормальное атмосферное давление на уровне моря составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм, поэтому значение +6 означает, что воздушно-топливная смесь сжимается нагнетателем до давления 20,7 фунтов на квадратный дюйм перед входом в двигатель; +25 означает, что топливовоздушная смесь теперь сжимается до 39,7 фунтов на квадратный дюйм.

Американцы измеряли свою мощность в дюймах ртутного столба (inHg). Один фунт-сила на квадратный дюйм равен 2,036 дюйма рт. ст. или 6,895 кПа, а стандартная атмосфера составляет 101,325 кПа = 29,92 дюйма рт. ст. = 14,70 фунт-сила/дюйм. ². В ранних двигателях Merlin максимальное давление в коллекторе (наддуве) составляло +18. В более поздних моделях это было увеличено.

Дюймы ртутного столба (inHg) абсолютное давление	Фунтов на квадратный дюйм наддува ^{[ 6 ]} манометрическое давление
81 дюйм рт.ст.=	+25 фунтов/дюйм ² способствовать росту
66,5 дюймов рт.ст.=	+18 фунтов/дюйм ² способствовать росту
60 дюймов рт.ст.=	+15 фунтов/дюйм ² способствовать росту
46 дюймов рт.ст.=	+8 фунт-сила/дюйм ² способствовать росту
42 дюйма рт.ст.=	+6 фунтов/дюйм ² способствовать росту

Послевоенное использование

В Соединенных Штатах многие излишки военных двигателей и планеров продавались относительно дешево. Двумя наиболее популярными экземплярами были североамериканские двигатели P-51 Mustang и двигатели Packard V-1650 Merlin, некоторые из которых были «усовершенствованы» и модифицированы для воздушных гонок в США. Кубок Бендикса Кливленда , Воздушные гонки , ^{[ 7 ]} и Томпсон Трофи . Многие из этих двигателей по сей день активно используются в дрэг-рейсинге , гонках на гидропланах и гонках наземной скорости в таких местах, как соляные равнины Бонневиль . Mynarski Lancaster, которым управляет Канадский музей наследия военных самолетов в Гамильтоне, Онтарио, Канада, является одним из двух самолетов Lancaster, летающих в мире, и использует четыре двигателя Packard Merlin. ^{[ 8 ]}

Продолжается работа по увеличению выходной мощности Merlin для гонщиков Unlimited Class на Reno Air Races . Инновации, такие как использование шатунов Allison V-1710 и замена интеркулера на ADI (антидетонационный впрыск) (50% дистиллированной воды и 50% метанола Люфтваффе военного времени. MW 50 ), практически идентичного по химическому составу системе и аналогичная системе впрыска воды , использовавшейся в двигателях Pratt & Whitney во время Второй мировой войны, позволили значительно увеличить выходную мощность. ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]} Многие из самых быстрых гонщиков Unlimited увеличивают давление в коллекторе Merlin до 145 дюймов ртутного столба (56,6 фунтов на квадратный дюйм, 4,8 атм), чтобы получить мощность до 2835 кВт (3800 лошадиных сил), достигая скорости Mustang до 490 миль в час. ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}

Варианты

В-1650-1 : 1390 л.с. (1040 кВт); На базе Merlin 28, используемого в P-40 Kittyhawk и Curtiss XP-60. истребителях
V-1650-3 : 1,280 hp (950 kW); Based on Merlin 63.
V-1650-5 : 1,400 hp (1,000 kW); Experimental.
В-1650-7 : 1315 л.с. (981 кВт); Аналогичен Merlin 66, основной силовой установке P-51D Mustang .
В-1650-9 : 1380 л.с. (1030 кВт); На базе Merlin 100-й серии, WEP мощностью 2218 л.с. с впрыском водометанола.
В-1650-9А : 1380 л.с. (1030 кВт); как 9 с безводяным впрыском для Р-51М
В-1650-11 : 1380 л.с. (1030 кВт); Модифицированная топливная система.
В-1650-21 : 1380 л.с. (1030 кВт); Противоположное вращение для P-82 Twin Mustang.
V-1650-23 :
V-1650-25 :

Приложения

Технические характеристики (В-1650)

Общие характеристики

Тип: 12-цилиндровый поршневой авиационный двигатель «Vee» с жидкостным охлаждением и наддувом, 60°.
Диаметр цилиндра : 5,4 дюйма (137,16 мм)
Ход : 6 дюймов (152,4 мм)
Водоизмещение : 1649 дюймов ³ (27,04 л)
Длина: 88,7 дюйма (2253 мм)
Ширина: 30,8 дюйма (781 мм)
Высота: 40 дюймов (1016 мм)
Сухой вес : 1645 фунтов (746 кг) ^{[ 13 ]}

Компоненты

Клапанный механизм : SOHC , два впускных и два выпускных клапана на цилиндр, натриевым охлаждением. стержни выпускных клапанов с
Нагнетатель : двухскоростной, двухступенчатый, давление наддува автоматически связано с дроссельной заслонкой, водно-воздушный доохладитель установлен между второй ступенью и двигателем.
Топливная система: с двумя дросселями и восходящим потоком, карбюратор с автоматическим регулированием смеси.
Тип топлива: число 100 октановое , с середины 1944 г. авиационное топливо марки 100/150.
Масляная система: Сухой картер с одним нагнетательным насосом и двумя продувочными насосами.
Система охлаждения: смесь охлаждающей жидкости , состоящая из 70 % воды и 30 % этиленгликоля , под давлением.

Производительность

Выходная мощность: прибл. 1380–1400 л.с.
Степень сжатия : 6:1
Отношение мощности к весу : взлетная 0,80 л.с./фунт (1,73 кВт/кг); 1,21 л.с./фунт (2,69 кВт/кг), топливо класса 100/150/редуктор MS.

См. также

Связанные разработки

Роллс-Ройс Мерлин

Сопоставимые двигатели

Связанные списки

Список авиационных двигателей

Ссылки

Примечания

^ Ганстон 1995, с. 144.
^ Ламсден 2003, стр. 215–216.
^ «Бизнес: Роллс-Ройсы Форда». Журнал Time , 8 июля 1940 г. Дата обращения: 26 августа 2009 г.
^ 1943 | 2161 | Архив полетов
^ Хакнелл | летающая кровать | международный рейс | 1971 | 0667 | Архив полетов
^ Грюнхаген 1980 с. 191.
^ "Воздушные гонки в Кливленде". airracinghistory.freeola.com. Проверено: 4 сентября 2009 г.
^ Подробности о самолете | Музей наследия канадских военных самолетов
^ «Фрэнк УокерWeb1.pdf» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2 февраля 2013 года . Проверено 7 января 2014 г.
^ «Быстро – Модификации» . Архивировано из оригинала 2 апреля 2012 года . Проверено 28 января 2013 г.
^ «Идём быстро – Модификации». Архивировано 27 июля 2011 года на сайте Wayback Machine warbirdaeropress.com. Проверено: 24 сентября 2011 г.
^ "Мастера V-12". airspacemag.com. Проверено: 25 сентября 2011 г.
^ Нет охлаждающей жидкости и топлива.

Библиография

Бриджмен, Л. (ред.) Боевой самолет Джейн времен Второй мировой войны. Лондон: Полумесяц, 1998. ISBN 0-517-67964-7 .
Фозард, Джон В. (редактор). Сидней Кэмм и ураган: взгляды на главного конструктора истребителей и его лучшие достижения . Шрусбери, Шропшир, Великобритания: Airlife, 1991. ISBN 1-85310-270-9 .
Ганстон, Билл. Всемирная энциклопедия авиационных двигателей (3-е издание) . Спаркфорд, Сомерсет, Великобритания: Патрик Стивенс Лимитед, 1995. ISBN 1-85260-509-X .
Хукер, Стэнли «Не большой инженер». Лондон: Эйрлайф, 1984. ISBN 1-85310-285-7
Харви-Бейли, А. Мерлин в перспективе: боевые годы. Дерби, Англия: Фонд наследия Rolls-Royce, 1983. ISBN 1-872922-06-6 .
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 конструктор. Дерби, Англия: Фонд наследия Rolls-Royce, 1990. ISBN 1-872922-00-7 .

Внешние ссылки

[Encyclopaedia_of_Aero_Engines-1] Ганстон 1995, с. 144.

[2] Ламсден 2003, стр. 215–216.

[Time-3] «Бизнес: Роллс-Ройсы Форда». Журнал Time , 8 июля 1940 г. Дата обращения: 26 августа 2009 г.

[4] 1943 | 2161 | Архив полетов

[5] Хакнелл | летающая кровать | международный рейс | 1971 | 0667 | Архив полетов

[6] Грюнхаген 1980 с. 191.

[7] "Воздушные гонки в Кливленде". airracinghistory.freeola.com. Проверено: 4 сентября 2009 г.

[8] Подробности о самолете | Музей наследия канадских военных самолетов

[9] «Фрэнк УокерWeb1.pdf» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2 февраля 2013 года . Проверено 7 января 2014 г.

[10] «Быстро – Модификации» . Архивировано из оригинала 2 апреля 2012 года . Проверено 28 января 2013 г.

[11] «Идём быстро – Модификации». Архивировано 27 июля 2011 года на сайте Wayback Machine warbirdaeropress.com. Проверено: 24 сентября 2011 г.

[12] "Мастера V-12". airspacemag.com. Проверено: 25 сентября 2011 г.

[Dry-13] Нет охлаждающей жидкости и топлива.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

v т и Паккард Авиационные двигатели
Piston engines	A-1100 A-1500 A-2025 A-2500 DR-980 V-1650 X-2775
Turbine engines	XJ41 XJ49

v т и для военных сил США поршневых авиационных двигателей Система обозначения
H (four-bank H-configuration inline)	H-1640 XH-2240 XH-2470 XH-2600 XH-3130 XH-3730 H-4070
IV (inverted-V inline)	IV-1430 IV-2040 IV-2220
L (single-bank inline)	L-330 L-365 L-375 L-390 L-410 L-440 L-510 L-825
O (opposed)	O-15 O-40 O-45 O-90 O-100 O-145 O-150 O-170 O-175 O-180 O-190 O-200 (C) O-200 (F) O-205 O-235 O-290 O-300 O-335 O-360 (C) O-360 (L) O-405 O-425 O-435 O-470 O-480 O-520 O-540 (F) O-540 (L) O-550 O-580 O-805 O-1230
R (radial)	R-250 R-265 R-270 R-370 (LB) R-370 (K) R-420 R-440 R-500 R-540 (W) R-540 (K) R-545 R-550 R-600 R-670 R-680 R-720 R-755 R-760 R-790 R-830 R-915 R-975 DR-980 R-985 R-1044 R-1300 R-1340 R-1454 R-1510 R-1535 R-1640 R-1670 R-1690 R-1750 R-1820 R-1830 R-1860 R-2000 R-2060 R-2160 R-2180 R-2600 R-2800 R-3350 R-4090 R-4360 XR-7755
V (upright-V inline)	V-720 V-1150 V-1237 V-1400 V-1440 V-1460 V-1510 V-1560 V-1570 V-1650 (P) V-1710 V-1950 V-3420
V (inverted-V inline)	V-770 V-1650 (L)
VG (inverted-V inline)	VG-1410
W (three-bank W-configuration inline)	W-2779
See also: X-1800 US military gas turbine aeroengines Piston engine configurations