Более качественно рисунки лучше взять из первоисточника (см.ссылку в начале).
Пример расчета винта
Дано:
HP. = 20 л.с.
N = 2 000 об/мин.
V = 60 миль/ч
Направление вращения - левое
Размеры ступицы, как показано на рис. 7.
1. Коэффициент эффективности = 1,01 (рис. 1) (показано на рисунке).
2. Для значения коэффициента эффективности 1,01 из рис. 2. находим:
J = 0,484
p/D = 0,560
Рассчитаем диаметр:
И шаг винта:
4. Из рис. 3 находим, что при J = 0,484 КПД винта составляет 0,71 или 71%.
5. Размеры, необходимые для прорисовки чертежа, находим основываясь на базовом пропеллере и типовом профиле лопасти (рис. 4 и 5). (чертеж этого примера, рис. 7.)
6. Углы установки лопастей для p/D = 0,560 полученные из рис. 6, следующие:
Section
Angle
0,075 D
50.0°
0,15 D
30.7°
0,225 D
21.6°
0,30 D
16.5°
0,375 D
13.4°
0,45 D
11*3°
7. Полная компоновка и рабочий чертеж пропеллера показан на рис. 7.
8. Произведение числа оборотов в минуту на диаметр в дюймах равно
W∙D = 2000 ∙ 65,5 = 131 000
Это меньше 170 000, так что при изготовлении пропеллера можно использовать ель (spruce).
Литература
1. Технический отчет N.A.C.A. № 186.
W. S. Diehl. «The Application of Propeller Test Data to Design and Performance Calculation».
(В. С. Диль. «Применение данных испытаний гребного винта для проектирования и расчета эксплуатационных характеристик»)
Коэффициент J у нас известен как относительная поступь (лямбда) или реже коэффициент скорости. Используется в классических методиках. Профили похожи на RAF-6 английского винта, только форма в плане тут дикая, видимо ось лопасти строго через ЦТ сечений проведена.
Стало интересно, на каких таких моторах летали первые авиетки.
Почему же им хватало мощности от 6 л.с. до 35 лс.?
Может специалисты разберутся в этом вопросе.
Вот несколько публикаций про моторы во Flight столетней давности.
Причем, на самом раннем этапе развития авиации возникали те же вопросы, что и сейчас.
Например - мотоциклетные двигатели в авиации.
Итак.
Flight 1923 г. (стр.216-218)
МОТОЦИКЛЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ДЛЯ ЛЕГКИХ САМОЛЕТОВ
Ввиду ограничения по объему двигателя (750 куб.см), разрешенного правилами соревнований на приз герцога Сазерленда в размере ₤500, если двигатели не будут специально разработаны для этого мероприятия, то похоже, что нам придется обратиться к производителям мотоциклетных двигателей для применения в наших силовых установках.
В некотором смысле все это к лучшему, поскольку, если удастся доказать, что двигатели этого типа подойдут для работы в воздухе, их можно будет приобретать по очень разумным ценам благодаря тому факту, что они уже производятся в больших количествах для их первоначального назначения и, следовательно, должны быть настолько дешевыми, насколько это возможно сделать в нынешних условиях. Кроме того, значительно упрощается вопрос о запасных частях, поскольку они, в случае двигателей всех известных марок, доступны по разумной цене.
Мы не обязательно утверждаем, что мотоциклетный двигатель идеально подойдет для этой цели. На самом деле, вероятно, будет выявлено, что в определенных степени он потребует переделки, но даже в этом случае "доработанный” мотоциклетный двигатель должен быть дешевле, чем двигатель, специально разработанный и на который в настоящее время может быть лишь относительно ограниченный спрос. В дальнейшем нет никаких сомнений в том, что специальные двигатели будут производиться в больших количествах и примерно по тем же ценам, что и двигатели для мотоциклов.
Таким образом, приходится прийти к выводу, что первопроходческую работу в связи с легкими самолетами, вероятно, придется выполнять в основном с помощью мотоциклетных двигателей. Поэтому мы подумали, что серия статей, посвященных различным мотоциклетным двигателям, которые кажутся подходящими, может представлять значительный интерес для наших читателей. И мы постараемся, по возможности, указать цены, по которым можно приобрести различные двигатели, чтобы наши читатели могли выбрать подходящий двигатель, который, по-видимому, обеспечивает наилучшее соотношение цены и качества, при этом, конечно, должное внимание будет уделено его пригодности по другим характеристикам.
Такие данные, как кривые мощности в зависимости от числа оборотов, расход бензина, масса в рабочем состоянии и т.д., также будут приведены при наличии, хотя мы не можем обещать предоставить все это для каждого двигателя, поскольку не всегда возможно получить их у производителей.
Что касается объема двигателя, мы предлагаем, во всяком случае, на данный момент, ограничиться двигателями, объем которых не превышает 750 куб. см., поскольку представляется вероятным, что большинство аппаратов, спроектированных в период с сегодняшнего дня по сентябрь, будут построены с учетом приза Сазерленда. Позже, когда будет усвоено несколько практических уроков, может оказаться, что объем в 750 куб см. несколько маловат для действительно практичной машины, и тогда можно будет применять двигатели чуть большего объема.
Оппозитный двухцилиндровый двигатель A.B.C. 400 куб. см.
Это, вероятно, самый маленький двигатель, который может быть практически использован для легких самолетов, а также потому, что это первый мотоциклетный двигатель, который доказал свою способность поднять в воздух пилотируемый аппарат современного типа. Представляется уместным начать нашу серию статей с краткого описания оппозитного двухцилиндрового двигатель с воздушным охлаждением A.B.C. 400 куб. см., на котором Морис Райт (Sqdn.-Ldr. Maurice Wright) совершил успешные полеты в самолете “Wren" (“Крапивнике"), спроектированном мистером У. О. Мэннингом (W. O. Manning) для английской электрической компании из Престона (English Electric Co. of Preston), Ланкашир. Фотография этой машины была опубликована в журнале Flight на прошлой неделе.
Этот двигатель, конечно же, был разработан г-ном Грэнвиллом Брэдшоу (Granville Bradshaw), а двигатель и мотоцикл производились компанией Sopwith Aviation and Engineering Co., пока эта фирма не прекратила свою деятельность.
Компания А.Б.С. Motors (1920), Ltd. из Уолтона-на-Темзе не занимается производством этих небольших двигателей, сосредоточившись больше на производстве более крупного двигателя, устанавливаемого на автомобилях A.B.C., и, следовательно, невозможно назвать цену, поскольку она будет зависеть от величины любого вероятного заказа. Однако, должна быть возможность купить несколько двигателей у агентов или у частных владельцев.
Кривая мощности двигателя A.B.C., объемом 400 куб.см.
Как видно из прилагаемой кривой мощности, двигатель A.B.C. 400 куб.см. развивает максимальную мощность где-то между 7 и 8 л.с. при 4500 об/мин. В случае с “Wren" мощность двигателя была использована не полностью, и эта машина, следовательно, летает на меньшей мощности, вероятно, где-то в районе 6 л.с. Однако видно, что двигатель имеет такие небольшие размеры, что он, вероятно, представляет собой приблизительно тот минимум, с которым можно летать, и при использовании на самолете ему придется работать на режиме достаточно близком к максимальной мощности, что может бы быть для него довольно напряженно. Однако в соревновании на приз Сазерленда продолжительность полета , вероятно, не превысит трех часов, и двигатель должен будет развивать до 5 или 6 л.с. в течение этого времени.
Расход бензина очень небольшой. Полученная нами цифра составляет 0,56 пинт на лошадиную силу в час (0,320 л/лс/ч), или 2,8 пинт в час (1,6 л/ч) на мощности 5 л.с. Таким образом, одного галлона (4,55 л) должно хватить почти на три часа полета. Если мы предположим скорость полета 37 миль в час (58 км/ч) на мощности 5 л.с., то пройденное расстояние (в неподвижном воздухе, конечно) составит приблизительно 100 миль (161 км). Таким образом, есть основания полагать, что обладателю приза Сазерленда придется преодолеть на этом количестве топлива примерно такое же расстояние, как и легкое одноместное дорожное транспортное средство.
Общая компоновка оппозитного двухцилиндрового двигателя A.B.C. хорошо показано на прилагаемом чертеже. Цилиндры имеют диаметр и ход поршня 69 мм на 54 мм соответственно. Цилиндры с проточенными ребрами изготовлены из стали, а съемные головки цилиндров изготовлены из чугуна. Для повышения эффективности используются верхнеклапанная схема, и очень низкий расход бензина, по-видимому, указывает на то, что эта эффективность и экономичность были достигнуты. В комплекте с магнето и карбюратором двигатель весит приблизительно 35 фунтов (16 кг), или имеет удельный вес менее 5 фунтов/л.с. (2,27 кг/л.с.).
Вид в разрезе двигателя A.B.C., объемом 400 куб.см.
На самолете "Wren" использован прямой привод винта, в результате чего пропеллер получается очень малого диаметра. КПД винта, получаемое при высоких оборотах и низкой скорости полета, вероятно, не особенно большое (приблизительная около 70%), но большая простота, потребная маленькая высота шасси (что снижает лобовое сопротивление) и меньший вес могут на самом привести к хорошим результатам, как и применение воздушного винта большего диаметра с редуктором.
Изготовленый фирмой Burney and Blackburne, Ltd.. Atlas Works, Букхэм, графство Суррей, этот двигатель соответствует по объему цилиндров премии Сазерленда. Он имеет диаметр цилиндра 71 мм, ход поршня 88 мм и объем 697 куб. см. Цилиндры, расположенные под углом 60 градусов, имеют съемные головки и оснащены верхними клапанами. Кривая мощности показывает, что Blackburne развивает около 24 л.с. при 4500 об/мин.
Кривая мощности двигателя Blackburne мощностью 5,6 л.с.
Поскольку эта мощность, безусловно, не потребуется, за исключением взлета, должна быть возможность лететь на двигателе, работающим при меньших оборотах, примерно 3000 об/мин. При этих оборотах мощность составляет около 18 л.с.
Для максимальной экономии топлива должна быть возможность лететь даже на мощности 15 л.с. (при 2500), что увеличит ресурс двигателя.
Вес стандартного двигателя, по заявлению производителей, составляет 64 фунта (29 кг), и эта цифра включает вес стандартного большого маховика. Считается, что можно было бы установить маховик меньшего размера, что несколько уменьшило бы вес. Однако даже при стандартном оснащении вес ни в коем случае не является запредельным, и несколько лишних фунтов не сильно повлияли бы на летные характеристики летательного аппарата. Расход бензина несколько высок по сравнению со стандартами для авиационных двигателей, и производители указывают его примерно в 0,7 литров на лошадиную силу в час.
Блэкберн эксплуатируется уже два или три сезона и был тщательно испытан в гонках на длинные дистанции на трассе Бруклендз. Мы понимаем, что в этом случае обычно двигатель работает на оборотах от 4500 до 5000 об/мин., так что, если этот двигатель на самолете обычно работает на оборотах около 2500-3000 об/мин., то он должен работать надежно.
Два вида двигателя Blackburne мощностью 5,6 л.с. 697 куб.см с верхним расположением клапанов
На прилагаемых чертежах показан общий вид и указано, что установка на легкий самолет не должна представлять особых трудностей. Пара креплений из листовой стали, проходящих поперек фюзеляжа, должны служить опорами, а также можно легко установить цепной привод с редуктором.
На коленчатом валу, сразу за маховиком справа, уже установлена цепная звездочка диаметром 2 дюйма (51 мм) с 18 зубьями, а вал редуктора с упорными подшипниками, вероятно, можно было бы удобно расположить между цилиндрами. Возможно, было бы полезно установить более длинные впускные патрубки, чтобы опустить карбюратор пониже и обеспечить подачу топлива непосредственно из бензобака самотеком.
В остальном двигатель Blackburne, по-видимому, не требует каких-либо серьезных переделок, чтобы сделать его пригодным для применения на легком самолете. Помимо большой для своего размера мощности, Blackburne должен понравиться из-за своей низкой оптовой цены, которая составляет порядка ₤30 за штуку. Розничная цена была бы несколько выше, но даже в этом случае предложение может быть привлекательным.
Можно возразить, что двигатель V-образного типа не подходит для легких самолетов из-за несовершенной балансировки. Хотя теоретически на этот счет для некоторых сомнений есть основания, должно быть можно преодолеть этот недостаток, сохранив стандартный маховик таким образом, чтобы равномерность работы не полностью зависела от воздушного винта. Некоторые источники вибрации вряд ли можно полностью устранить, но только практический опыт может показать, носят ли они достаточно серьезный характер, чтобы препятствовать использованию и что в остальном он может оказаться очень подходящим двигателем.
НЕСКОЛЬКО ФРАНЦУЗСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ ЛЕГКИХ САМОЛЕТОВ
Можно сказать, что именно во Франции легкий самолет, как развитие планера, стал вносить свой нынешний успешный вклад в развитие авиапутешествий, поэтому вполне естественно, что Франция уделяет немалое внимание созданию легкого, маломощного двигателя - и уж точно в большей степени чем в других странах. Поэтому мы думаем, что будет интересно, если мы приведем несколько кратких сведений о некоторых из этих небольших французских двигателей для легких самолетов. К сожалению, имеющаяся информация ни в коем случае не является полной в том, что касается деталей, но прилагаемая таблица, дающая основные характеристики двигателей, вместе с иллюстрациями и некоторыми примечаниями об основных особенностях различных моделей, должна дать общее представление о ходе разработок маломощных двигателей во Франции.
Характеристики французских двигателей для легких самолетов
Марка и тип
Объем
Диаметр цилиндра
Ход поршня
Обороты
Мощность
Вес
Привод винта
Куб. см.
мм
мм
Об/мин
лс
Фунтов/кг
Anzani
(2-цил. гориз. оппозит.)
1100
90
78
1550
10
90/41
Прямой
Clerget -Renault 2-A (то же)
1134
85
100
1600
15
60/27
Прямой
Gnome – Rhone
(то же)
398
68,5
54
3500
10
40/18
Редуктор
Salmson A.D.-3
(3-цил. звезда)
993
70
86
1800
12
75/34
Прямой
Sergant
(4-цил.рядн)
750
54,5
80
3200
16
100/45,5
Редуктор
Vaslin
(4-цил.гориз, оппозит.)
1094
65
85
1800
15
90/41
Прямой
Anzani.—Этот двигатель относится к двухцилиндровым горизонтально-оппозитным мотоциклетным двигателям и был двигателем, установленным на легком самолете Dewoitine, когда Barbot в апреле прошлого года вывел эту машину на первые испытания в Тулузе. Хотя первоначально двигатель был рассчитан на мощность около 10 л.с. при 1500 оборотах в минуту на стенде, при установке на Dewoitine частота вращения не превышала 1350 об/мин. и в результате было доступно всего около 7 л.с. Это давало едва ли достаточный запас мощности для нормального полета, и поэтому Anzani был заменен двигателем чуть большего объема (Clerget). "Анзани" также использовался на легком самолете Poncelet, но и тут имеющейся мощности было недостаточно. Таким образом, может показаться, что этот двигатель в его нынешнем виде несколько маловат. У нас нет никаких конструктивных деталей этого двигателя.
Clerget- Renault 2-A. — Двигатель Clerget также относится к двухцилиндровым горизонтально-оппозитным двигателям с воздушным охлаждением. Он был спроектирован несколько лет назад и был установлен на первой "авиетке", сконструированной и пилотируемой покойным М. Пишофом в 1921 году. Прошлым летом он был переработан и изготовлен компанией Renault Co. Именно один из таких двигателей позже был установлен на Dewoitine, который совершил перелет через Ла-Манш и показал такое хорошее шоу на «Гран-при легкомоторных самолетов» и встрече в Вовиле.
В модели 2-A цилиндры и ребра охлаждения изготовлены из чугуна и имеют съемные головки из специального сплава. Они крепятся к картеру с помощью длинных шпилек. Картер изготовлен из алюминия, он цилиндрического типа с торцевыми накладками. Для изготовления поршней используется алюминиевый сплав. Клапаны расположены в головке и приводятся в действие толкателями. Коленчатый вал двухходового типа с кривошипами, установленными на 180°, и воздушным винтом, установленным непосредственно на валу. Смазка осуществляется под давлением, а карбюратор, расположенный в основании картера, снабжен высотным корректором.
Установлено высоковольтное магнето с переменным опережением, приводимое от заднего конца коленчатого вала. Мощность составляет:
- 12 л.с. при 1300 об/мин,
- 13 л.с. при 400 об/мин,
- 14 л.с. при 1500 об/мин,
- 15 л.с. при 1600 об/мин. и
- 16,5 л.с. при 1800 об/мин.
Габаритные размеры 2-A составляют:
- ширина - 700 мм;
- длина - 575 мм ;
- высота 365 мм.
Мы приводим чертежи вида спереди и сбоку модели 2-А.
Двигатель Clerget-Renault 2-A для легких самолетов.
Gnome-Rhone.—Двигатель Gnome-Rhone впервые появился на Парижском авиасалоне в 1922 году. Это небольшой двухцилиндровый двигатель с горизонтально расположенными цилиндрами воздушного охлаждения. По сути, это двигатель фирмы A.B.C. французского производства. Однако он отличается от оригинального A.B.C. тем, что для привода воздушного винта был установлен планетарный редуктор с передаточным отношением 3:1. Частота вращения коленчатого вала составляет 3500 об/мин, так что обороты воздушного винта составляют около 1170 об/мин. Как и в случае с оригинальным двигателем A.B.C., необычной особенностью является отношение диаметра цилиндра к ходу поршня, причем диаметр больше, чем ход. Насколько нам известно, этот двигатель еще не использовался ни на одном легком самолете, и мы полагаем, что редуктор показал не очень удовлетворительные результаты при испытаниях на стенде.
Двигатель для легкого самолета Gnome-Rhone. Это двигатель A.B.C. французского производства с редуктором.
Salmson A.D.-3.—Этот двигатель, установленный на легком самолете Farman, показал очень неплохие практические результаты. Этому самолету принадлежат несколько выдающихся результатов, например, «Гран-при на 200 миль» для легких самолетов, выигранный Л. Купе в июле прошлого года. По конструкции Salmson A.D.-3 очень точно соответствует опыту создания авиадвигателей - фактически, можно с уверенностью сказать, что это уменьшенный в масштабе “полноценный" авиадвигатель.
Он представляет собой трехцилиндровый звездообразный двигатель (или Y-образный) воздушного охлаждения, развивающий 12 л.с. при 1800 об/мин и максимум 16 л.с. при 2400 об/мин.
Картер изготовлен из алюминиевого сплава, состоящего из 2 частей, в то время как цилиндры изготовлены из стали с алюминиевыми ребрами. Поршни изготовлены из алюминиевого сплава, а коленчатый вал с одним коленом - из хромоникелевой стали. Шатуны также изготовлены из этого материала. Клапаны расположены в головке и приводятся в действие толкателями. Установлен карбюратор Claudel с высотным корректором, смесь подается в распределительную камеру, образованную в задней части картера, оттуда в каждый цилиндр. Зажигание осуществляется с помощью магнето Salmson, а смазка подается под давлением. Воздушный винт имеет прямой привод. Нормальный расход бензина составляет 250 г (0,55 фунта) на лошадиную силу в час, а расход масла - 15 г (0,33 фунта) на лошадиную силу в час. Степень сжатия составляет 5,5. Общая ширина и длина A.D.-3 находятся в пределах 650 мм, а глубина - 550 мм.
Чертеж общего вида двигателя Salmson A.D.-3 для легких самолетов.
Еще один вид 3-цилиндрового звездообразного двигателя Salmson, установленного на легком самолете.
Sergant.— Sergant чрезвычайно интересный и. судя по фактическим характеристикам, удачный маленький двигатель, радикально отличающийся от других типов двигателей для легких самолетов. Он успешно применялся на легких самолетах Farman и Breguet. Выдающейся особенностью этого двигателя является то, что он представляет собой четырехцилиндровый рядный двигатель вертикального типа с воздушным охлаждением, в большей или меньшей степени соответствующий автомобильной практике. Несмотря на то, что он несколько тяжеловат, он, по-видимому, обладает высокой степенью надежности, позволяющей компенсировать любые недостатки в отношении веса. Он имеет довольно высокую частоту вращения коленчатого вала, а именно 3200 об/мин, но на нем установлен специальный редуктор, обеспечивающий три скорости вращения воздушного винта на выбор при заданной частоте вращения коленчатого вала. Три передаточных отношения составляют 14:35, 15:34 и 16:33, то есть обороты воздушного винта составляет 1275, 1410 и 1540 оборотов в минуту.
Картер двигателя выполнен литьем из алюминиевого сплава, а цилиндры с вертикальными ребрами охлаждения крепятся к нему отдельными болтами. Для обеспечения надлежащего охлаждения цилиндры закрыты металлическим кожухом с ковшом на переднем конце, который направляет поток воздуха от воздушного винта вокруг цилиндров и вертикальных ребер. Клапаны находятся в головках цилиндров и приводятся в действие с помощью толкателей и коромысел от распределительного вала, расположенного в картере.. Коленчатый вал изготовлен из ковки из марганцевой стали. Установлены карбюратор Zenith и магнето Scintilla. Смазка осуществляется шестеренчатым насосом высокого давления, при этом в картере находится достаточное количество масла для 5-часового полета. Общая длина двигателя в сборе составляет 776 мм, ширина 340 мм и высота 565 мм.
Два вида 4-цилиндрового вертикального двигателя с воздушным охлаждением Sergant для легких самолетов.
Vaslin — Двигатель Vaslin, который показал успешные результаты при установке на легкий самолет Dewoitine, также представляет особый интерес, поскольку относится к типу, который используется не очень часто. Это четырехцилиндровый двигатель с воздушным охлаждением, цилиндры которого расположены попарно, горизонтально противоположно друг другу. Возможно, будет интересно отметить, что это устройство использовалось в двигателе Дютейла Чалмерса (Dutheil Chalmers), установленном на самолете "Демуазель” Сантос-Дюмона 1908-9 годов выпуска. Как можно видеть из сопроводительной иллюстрации, двигатель Vaslin имеет очень вылизанную конструкцию. Каждая пара цилиндров блочного типа выполнена вместе с ребрами охлаждения со съемными головками, изготовленными из стали или чугуна.
Клапаны расположены в головке и приводятся в действие толкателями и коромыслами. Магнето приводится в действие с заднего конца коленчатого вала, свечи зажигания расположены по бокам цилиндров. Смазка осуществляется с помощью центробежного насоса.
Нормальная мощность составляет 15 л.с. при 1800 об./мин. и 17 л.с. при 1850 об./мин. Расход топлива на полной мощности составляет 5 литров бензина и 225 гр. масла в час.
4-цилиндровый. двигатель для легкого самолета Vaslin необычного типа, в котором цилиндры расположены горизонтально противоположно парами..
Также предлагались новые проекты двигателей.
Например: Flight 1924 г (стр.238)
НОВЫЙ ТИП ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Многоцилиндровый двигатель без нагнетателя
Однако общая простота двухтактного двигателя и дешевизна его производства не лишены привлекательности, когда дело доходит до проектирования силовых установок для легких самолетов, где простота и дешевизна, возможно, имеют большее значение, чем очень низкий расход топлива. В конце концов, учитывая, что общие затраты на эксплуатацию легкого самолета в любом случае будут довольно высокими, на самом деле не так уж важно, преодолевает ли машина 50 или 60 миль на галлоне бензина при условии, что силовая установка будет иметь низкую себестоимость и недорогое содержание.
Однако одним из препятствий на пути внедрения двухтактного двигателя было то, что “идеальный” тип - трехцилиндровый радиальный двигатель со сжатием топливной смеси в картере — невозможен без использования нагнетателя. С другой стороны, если добавить нагнетатель, стоимость возрастает, и простота несложного двухтактного двигателя в значительной степени теряется.
Молодой изобретатель, мистер Л. Б. Стедман (L. B. Stedman), изобрел и запатентовал новый тип двухтактного двигателя, в котором, по его мнению, хотя "идеал” и не был достигнут, шаг к нему был сделан.
Вкратце, двигатель Stedman в своей простейшей форме представляет собой V-образный тип, в котором один цилиндр получает свой заряд топливной смеси из картера коленчатого вала, в то время как в другой топливная смесь подается первоначально из картера, но через камеру, окружающую картер двигателя. В несколько более сложной форме двигатель имеет плоскую Х-образную форму, два противоположных цилиндра питаются от картера, а два других - от внешней камеры.
Мистер Стедман был бы признателен за критику его дизайна, поскольку, если в нем есть какая-то серьезная “загвоздка”, он не желает продолжать работу над ним. С другой стороны, если у проекта есть разумные шансы на успех, он стремится заручиться сотрудничеством фирмы, готовой взяться за производство и разработку экспериментального двигателя небольшого размера, на котором можно было бы проверить его теории.
ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ STEDMAN: Цилиндры 2 и 4 получают заряд из картера 7, в то время как цилиндры 1 и 3 питаются из камеры, окружающей картер коленчатого вала. При опускании поршня в I и 3 юбка поршня закрывает отверстия 4, таким образом перекрывая сообщение между картером кривошипа и камерой 8.
Из сопроводительных чертежей видно, что цилиндры 2 и 4 получают свой заряд топливной смеси из картера двигателя через впускные каналы 6. В то время как цилиндры 1 и 3 питаются из окружающей камеры 8, которая сообщается с картером кривошипа до тех пор, пока отверстия не будут закрыты опускающимися поршнями. Объем картера 7 и камеры 8 распределены таким образом, чтобы обеспечить равную загрузку всех цилиндров. Карбюраторы установлены в задней части двигателя, и можно заметить, что используются подпружиненные клапаны. Их два, так как камера 8 разделена вертикальной перегородкой. Выпускные отверстия показаны на рисунке 1.
Особое внимание было уделено вопросу смазки, и мистер Стедман разработал систему, которая, по его мнению, значительно улучшает смазку двухтактного двигателя. Масло подается насосом к подшипникам по каналам в коленчатом валу, а излишки масла возвращаются к выпускному клапану специальной конструкции, показанному на V, рисунка 2. Этот выпускной клапан выполнен в виде вращающегося цилиндра с вырезанной частью. Когда давление в картере коленчатого вала достигает максимума, не вырезанная часть этого цилиндра закрывает концы обратных патрубков R7 и R8, и предотвращается утечка заряда. При соответствующей настройке можно заставить срезанную часть цилиндра расположиться напротив отверстий в тот момент, когда сжатие практически отсутствует, и, таким образом, хотя маслу может стекать мимо, давление в картере двигателя не падает.
Нельзя отрицать некоторые довольно очевидные недостатки конструкции Stedman. Таким образом, хотя механический баланс должен быть хорошим, импульсы рабочего хода будут возникать неравномерно из-за схемы расположения цилиндров. Вероятно, это было бы не очень серьезным вопросом для небольшого двигателя, поскольку обычный четырехтактный двухцилиндровый V-образный двигатель также не идеален в этом отношении, но не доставляет никаких хлопот на этот счет. Во-вторых, несмотря на наличие четырех цилиндров, количество импульсов на оборот такое же, как у четырехцилиндрового четырехтактного двигателя. Для двигателей большего размера Mr. Стедман рассматривает возможность добавления еще одного блока позади первого, с цилиндрами, расположенными под прямым углом (вид спереди) к цилиндрам первого блока. Будет ли его схема получения сжатия в камере, окружающей кривошипно-шатунную камеру, успешной, мы не готовы сказать. Могут возникнуть определенные трудности, хотя изобретатель уверен, что он сможет добиться всей необходимой степени сжатия. Двигатель, безусловно, должен быть достаточно дешевым в изготовлении, без клапанов, редуктора и т.д., и если кто-то заинтересованный напишет мистеру Стедману или главному редактору, письмо будет переслано. Как уже упоминалось, мистер Стедман будет приветствовать критические замечания, и, возможно, в них не будет недостатка. И возможно, этого следует ожидать, когда указывается, что изобретатель имеет в виду применение своей системы к двигателям полудизельного типа.
Двигатель A.B.C. “SCORPION”
“Двухцилиндровый оппозит”, подходящий для легких самолетов
Несмотря на отличные результаты, полученные на самолете Wren английской электрической компании (English Electric Company) на прошлогодних соревнованиях легких самолетов, немногие другие авиаконструкторы предприняли какие-либо попытки создать действительно маломощную машину. Следует помнить, что Wren был оснащен двигателем объемом 400 куб. см, который очень хорошо зарекомендовал себя в течение недели в Lvmpne, но этот тип, возможно, слишком мал, чтобы когда-либо стать популярным для использования в авиации.
Автомобильный двигатель ABC во всех существенных отношениях аналогичен 400-кубовому двигателю, за исключением того, что он, конечно, гораздо большей мощности. Реальный автомобильный двигатель, по нашему мнению, имеет объем около 1200 куб.см и, следовательно, выходит за пределы, установленные для соревнований легких самолетов в этом году в Лимпне.
Однако с помощью очень небольшой модификации компания A.B.C. Motors из Уолтона-на-Темзе уменьшила объем двигателя автомобиля до тех пор, пока он не окажется в пределах 1100 л.с. Это было сделано за счет небольшого уменьшения диаметра цилиндра, и во всех остальных отношениях A.B.C. "Scorpion” аналогичен стандартному автомобильному двигателю. Поскольку последний отлично зарекомендовал себя при установке на автомобиль A.B.C., по-видимому, нет никаких причин, по которым его модифицированная версия не должна быть достаточно хорошо приспособлена для установки на легкие самолеты, и посещение завода A.B.C. в Уолтоне некоторое время назад позволило нам понаблюдать за одним из этих двигателей на испытательном стенде, проходящим предварительные испытания.
Судя по поведению двигателя, мы, конечно, пришли к выводу, что нет очевидных причин, по которым “Скорпион” не должен вести себя в воздухе так же хорошо, как на дороге, и конструкторам, которые ищут силовую установку для соревнований этого года или самолета для частного использования, рекомендуется внимательно отнестись к двигателю A.B.C. "Scorpion”. Как Эй-Би-Си. автомобильный двигатель уже достаточно хорошо известен, мы ограничимся довольно кратким описанием его основных характеристик и далее укажем на очень небольшие изменения, помимо уменьшения диаметра цилиндра, которые были необходимы для того, чтобы превратить "Скорпион" из автомобильного двигателя в силовую установку для легкого самолета.
A.B.C. "Scorpion" представляет собой двухцилиндровый оппозитный двигатель воздушного охлаждения с диаметром цилиндра 3,435 дюймов и ходом поршня 3,6 дюйма. (87,5 мм на 91,5 мм). Алюминиевый картер двигателя разъемный, при этом используется фланцевое соединение, как показано на прилагаемой фотографии и чертежах в разрезе. Коленчатый вал вращается на шарикоподшипниках в задней части и на роликоподшипниках в передней. В случае применения на легком самолете между двумя роликоподшипниками спереди установлен упорный подшипник, который воспринимает тягу воздушного винта. Короткий распределительный вал установлен в одном подшипнике скольжения и одном шарикоподшипнике, установленных в задней части картера и крышке задней пластины соответственно. Он приводит в действие верхние клапаны через толкатели и коромысла. При использовании в качестве двигателя для легкого самолета двигатель переворачивается в том смысле, что задняя часть двигателя при установке в автомобиле становится на самолете передней, а большой маховик, которым оснащен автомобильный двигатель (и который показан на своем месте на фотографии двигателя на испытательном стенде публикуемой здесь) снимается и заменяется ступицей пропеллера, устанавливаемой на конус маховика на конце коленчатого вала, при этом пропеллер, конечно, в значительной степени берет на себя функции маховика. Задний конец коленчатого вала выступает через заднюю крышку и обеспечивает удобное подключение счетчика оборотов. В двигателе используется принудительная смазка, масляный насос установлен на задней крышке картера и виден на фотографиях двигателя, а также на чертеже в разрезе на стр. 441.
Вид сзади в три четверти и вид сзади на испытательном стенде двигателя A.B.C. “Scorpion” для легких самолетов. Обратите внимание, что установлены два карбюратора. При установки на самолет маховик будет заменен воздушным винтом, а выхлопные трубы, конечно же, будут выведены вверх и назад, подальше от пропеллера и капота. Кроме того, два карбюратора будут сближены к центру, но испытательный стенд не позволял этого сделать при первичных испытаниях.
Вид в разрезе двигателя легкого самолета A.B.C. “Scorpion".
НЕКОТОРЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДВИГАТЕЛЯ A.B.C. “SCORPION” ДЛЯ ЛЕГКОГО САМОЛЕТА Слева две половины картера и задняя крышка. Справа - цилиндр и съемная головка блока цилиндров.
A.B.C. “SCORPION”: Выше приведен эскиз узла шатуна. Большие концы продеваются через перемычки кривошипа, вставляются ролики, и все это фиксируется на месте разъемной шайбой. Ниже приведены эскизы цилиндра, головки блока цилиндров и медно-асбестового уплотнительного кольца.
Кривая мощности двигателя легкого самолета A.B.C. “Scorpion”.
Цилиндры имеют съемные головки, содержащие верхние клапаны и клапанный механизм, и, как будет видно, головки щедро оребрены, чтобы обеспечить хорошее охлаждение. Следует отметить, что головки цилиндров достаточно одинаковы, за исключением отверстия для свечи зажигания, по одной на на цилиндр. Впускной и выпускной клапаны идентичны по размеру и форме, что в значительной степени объясняет легкость, с которой двигатель может быть преобразован в силовую установку легкого самолета. Это достигается очень изобретательным способом, впервые использованным Mr. Manning на небольших двигателях A.B.C., объемом 400 куб.см., установленных на монопланах Wren. При установке на автомобиле, впускные клапаны расположены сверху и рядом с торцом маховика двигателя, в то время как выпускные клапаны находятся внизу. Для использования в самолете такое расположение вряд ли подходит, так как выхлопные трубы должны были бы иметь очень резкий изгиб, чтобы не мешать пропеллеру. Кроме того, высокое расположение карбюратора скорее препятствовало бы использованию подачи топлива самотеком. С помощью очень простого способа замены выпускной и впускной труб и перекрещивания толкателей впускные клапаны становятся выпускными клапанами и наоборот. Это было сделано в двигателе, который мы изучали, и, что, по-видимому, не оказало ни малейшего влияния на работу двигателя.
Мы увидели, что двигатель завелся с холода без каких-либо затруднений и сразу же разогнался примерно до 3100 оборотов в минуту. Мы понимаем, что были проведены длительные испытания примерно на 90 процентах полной мощности и что никаких проблем не возникло.
На фотографиях видно, что были установлены два карбюратора, поскольку было обнаружено, что таким образом двигатель может развивать значительно большую мощность. Если авиаконструкторы предпочтут установить только один карбюратор с обычными патрубками впуска, это, конечно, можно легко осуществить. Поршни изготовлены из алюминиевого сплава и имеют очень простую
конструкцию.
Из вышеизложенного очевидно, что изменения, необходимые для преобразования Scorpion в двигатель для легкого самолета, настолько незначительны, что нет оснований предполагать, что они каким-либо образом повлияют на работу двигателя, и авиаконструкторы, принимающие решение применить этот двигатель, будут удовлетворены, зная, что они покупают не экспериментальный образец двигателя, а тип, который уже имеет за плечами несколько лет реального практического использования. Можно признать, что условия, работы двигателя на легком самолете, с одной стороны, являются более сложными, хотя, возможно, и более легкими с другой стороны. И по-видимому, нет никаких оснований полагать, что двигатель не будет вести себя вполне удовлетворительно на легком самолете. В любом случае, этот тип, по-видимому, стоит попробовать, и тот факт, что уже существует значительное количество двигателей и что A.B.C. Motors может поставлять одновременно около дюжины двигателей, должен свидетельствовать в их пользу, и это факт, который нельзя упускать из виду. Из прилагаемых кривых мощности видно, что примерно при 3110 об./мин. мощность составляет около 30 л.с.
Данных о расходе топлива нет, но поскольку это не принимается во внимание в предстоящих соревнованиях, вряд ли это имеет большое значение, в любом случае маловероятно, что расход топлива чрезмерен, так как степень сжатия составляет примерно 5:1. Что касается веса, то двигатель весит в комплекте с пропеллером, карбюраторами и магнето около 92 фунтов (41,7 кг).
Как мы понимаем, цена на “Скорпион” еще не определена окончательно, но представляется вероятным, что она будет находиться в районе ₤80 или ₤85. Все запросы следует направлять в компанию A.B.C. Motors, Ltd., Walton-on-Thames, которая, как мы понимаем, будет рада продемонстрировать двигатель, работающий на испытательном стенде, и предоставить всю другую информацию, которая может потребоваться любому авиаконструктору, планирующему использовать ”Скорпион".
Обратите внимание, никаких ноу-хау.
Просто хорошо сделанные двигатели.
Кстати, уже 100 лет назад стали применять верхнеклапанную схему.
Она показала себя лучше нижнеклапанной.
А вот некоторые наши современники (см.двигатель "Ритм") считают иначе.
Что ж, удачи им в личном познании опыта прошлого.
Flight 25 сентября 1924 года
BRISTOL “CHERUB”
Двигатель Bristol "Cherub”, спроектированный мистером Роем Федденом и построенный компанией Bristol Aeroplane Company. Ltd. из Филтона, Бристоль, представляет собой двухцилиндровый оппозитный двигатель с воздушным охлаждением, имеющий диаметр цилиндра 85 мм и ход поршня 98,5 мм. Этот двигатель, как уже отмечалось, прошел типовые испытания Министерства авиации и, следовательно, может быть установлен на легкий самолет, на который выдан сертификат летной годности. Он не является переоборудованным типом, а был спроектирован с самого начала. для работы на самолете. В его конструкции были использованы самые современные разработки в области авиационных двигателей. Верхние клапаны приводятся в действие не толкателями и коромыслами, а валами, которые качаются или колеблются внутри своих ограждающих трубок. Кулачки на распределительном валу приводят в движение пальцы, которые, в свою очередь, приводят в действие валы-качалки. Последние возвращаются винтовыми пружинами, а механизм таков, что при прогреве и расширении цилиндров не происходит увеличения зазора между валами-качалками и клапанами.
Цилиндры Bristol “Cherub” имеют съемные головки из алюминиевого сплава, и большое внимание было уделено оребренности и общему расположению головок, чтобы обеспечить равномерное и достаточное охлаждение. Распределительный вал установлен под коленчатым валом, что обеспечивает тщательную смазку кулачков и пальцев. Большие концы шатунов продеты через шейки кривошипа и закреплены на месте специальными шайбами. Особое внимание было уделено всем деталям, особенно конструкции шатунов и подшипников, и на оборотах для которых был выдан сертификат летной годности, можно не опасаться, что что-то выйдет из строя. На самом деле, двигатель, вероятно, мог бы безопасно работать на значительно более высоких оборотах, но в настоящее время максимально допустимая частота вращения составляет 3200 об/мин, при которой двигатель развивает 32,6 л.с.
Конструкция двигателя облегчает осмотр внутренних деталей и общий капитальный ремонт. Таким образом, сняв переднюю накладку, можно получить доступ к внутреннему механизму, коленчатому валу, большим торцам. распределительному валу и т.д., в то время как сами цилиндры легко снимаются, как и головки цилиндров.
Само собой разумеется, что качество изготовления на самом высоком уровне, как и материалы, из которых изготовлен двигатель. Тот факт, что “Cherub" прошел типовые испытания, сам по себе является достаточной гарантией этого. Вес двигателя составляет 81 фунт (37 кг), а расход бензина составляет 0,625 пинт/л.с./час.(0,36 л/лс/ч).
В стадии разработки находится редукторный тип "Cherub". (см. первую статью моей публикации).
BRISTOL “CHERUB”: вид спереди, в три четверти спереди и в три четверти сзади. Обратите внимание на нижнее положение карбюратора, которое облегчает подачу топлива самотеком.
ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ЛЕГКОГО САМОЛЕТА BLACKBURNE “THRUSH”
3-цилиндровый радиальный двигатель объемом 1500 куб.см
На прошлой неделе мы опубликовали два обзора нового авиационного двигателя Blackburne объемом 1500 куб.см, произведенного фирмой Burney and Blackburne, Ltd. из Рук-Хэма, графство Суррей, и который недавно прошел испытания Министерства авиации на 100 часов, в общем, "Дрозд" (THRUSH), как называется двигатель, аналогичен модели 1924 года, но объем был увеличен до 1500 куб.см., и были сделаны некоторые усовершенствования, которые позволили повысить надежность двигателя до такой степени, что он, как было заявлено, смог выдержать то, что, несомненно, является очень серьезным испытанием. Двигатель Biackburne "Thrush" теперь можно рассматривать как очень подходящий для легких самолетов, и его вес находится в пределах, установленных официальными правилами, и составляет всего 132 фунта (60 кг), включая поддон, против разрешенных 170 фунтов (77 кг). Для соревнований на легких самолетах этого года “Дрозд" должен быть особенно привлекательным из-за его низкого расхода топлива, который в среднем составляет от 0,54 до 0,52 пинты на лошадиную силу в час.(0,31 - 0,3 л/лс/ч). В соревнованиях главным основанием для присуждения баллов является нагрузка, приходящаяся на единицу топлива, израсходованного на общее расстояние в 2000 миль, а для двигателя мощностью менее 40 л.с. расход топлива у "Дрозда” можно считать очень хорошим.
ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ЛЕГКОГО САМОЛЕТА BLACKBURNE “THRUSH”: вид спереди и сбоку. Обратите внимание на ребристый масляный поддон под картером.
ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ЛЕГКОГО САМОЛЕТА BLACKBURNE “THRUSH”: схема установки с указанием основных размеров.
Blackburne “Thrush", как видно из прилагаемых иллюстраций, представляет собой радиальный трехцилиндровый двигатель воздушного охлаждения с верхними клапанами и большим масляным поддоном, встроенным в качестве отдельного блока под картером. Последний представляет собой крупную алюминиевую отливку с крупными ребрами жесткости, состоящую из двух половин, с разделителем, расположенным сбоку. Передняя половина картера имеет куполообразную форму и внутренние ребра для придания жесткости. В этой части установлены два основных шарикоподшипника для коленчатого вала, передний из которых также является упорным подшипником. Подшипник скольжения в задней половине картера поддерживает задний конец коленчатого вала, на котором установлено ведущее колесо для механизма газораспределения и т.п., показанное на фотографии.
Коленчатый вал (с углублением для смазки с принудительной подачей) состоит из двух половин, шатунная шейка имеет шлиц на своем заднем конце, где она входит в заднюю перемычку, которая прорезана таким образом, чтобы обеспечить фиксацию штифта на месте. Все шатуны идентичны, то есть главного шатуна нет, и они расположены бок о бок на шатунной шейке, а для больших концов шатунов используются роликоподшипники. Поршни изготовлены из алюминия и относятся к обычному типу.
Механизм газораспределения выполнен в виде простой цилиндрической шестерни, расположенной в задней части задней половины картера, ведущее колесо на коленчатом валу имеет три распределительных вала и их шестерни, симметрично расположенные вокруг него, как показано на фотографии. Здесь также видна винтовая передача для масляного насоса и привод магнето. Задние подшипники для трех распределительных валов, вспомогательного привода, валов и т.д. установлены в задней крышке картера.
Верхние клапаны приводятся в действие толкателями, расположенными на коромыслах в корпусе газораспределительного механизма, и можно заметить, что толкатели перекрещиваются таким образом, чтобы быть более близкими к штокам клапанов и, таким образом, уменьшать наклонные нагрузки на верхний клапанный механизм. Клапаны типа "тюльпан" удерживаются на своих посадочных местах с помощью двух концентрических спиральных пружин каждый. Эти пружины расположены в верхней части цилиндров. Ребра головок цилиндров имеют неглубокие канавки для предотвращения проскальзывания пружин, а своими внешними концами пружины опираются на шайбы, которые, в свою очередь, удерживаются на стержнях клапанов небольшими разъемными кольцами, расположенными в выемке стержня клапана. Детали этого и способ снятия клапанов показаны на некоторых наших эскизах.
Хомут в форме очень плоской перевернутой V-образной формы скрепляет верхние концы стоек, поддерживающих подвесные коромысла, а также предотвращает их перекручивание. В то же время они служат для подачи смазки из смазочных стаканчиков к коромысловым подшипникам.
Стальные цилиндры крепятся к картеру передними болтами каждый и имеют съемные чугунные головки с вертикальными ребрами, проходящими в переднем и заднем направлениях. Головка крепится к цилиндру шестью болтами, для создания газонепроницаемого соединения вставляется обычная медная шайба. Шесть болтов, с помощью которых съемные головки цилиндров крепятся к цилиндрам, пропускаются через отверстия в ребрах, а для затягивания специальных болтов используется специальный гаечный ключ, раздвоенный для скольжения по ребрам. Как будет видно, головки цилиндров имеют очень симметричную форму и должны придавать камере сгорания очень хорошую форму. Две свечи зажигания расположены напротив друг друга, и обе приводятся в действие одним и тем же магнето.
Магнето B.T.H. установлено на кронштейне с обратной стороны крышки, и следует отметить, что предусмотрен импульсный стартер, так что запуск двигателя не должен вызвать особых трудностей. Карбюратор Glaudel-Hobson, тип M.B.P., снабжен специальной запатентованной форсункой, что, без сомнения, в немалой степени объясняет очень низкий расход топлива. Можно также упомянуть, что свечи зажигания, использованные в недавних испытаниях типа Министерства авиации, были K.L.C. 12 мм. № 214
"Thrush " крепится к самолету шестью болтами через задний фланец, расположенных по кругу. Шагом отверстий и неравномерное расстояние между ними показаны на схеме вида сзади.
К нижней части картера прикручен большой масляный поддон с ребрами жесткости, отлитыми снаружи для улучшения охлаждения. Масляный насос забирает масло из этого поддона через фильтр и подает его к подшипникам, после чего возвращает в поддон через другой фильтр. Емкость поддона составляет 7 пинт (4 л), чего должно быть достаточно для довольно длительной работы.
Вид изнутри корпуса газораспределительного механизма Blackburne “Thrush”, показывающий клапанный механизм для трех цилиндров, коромысла и привод масляного насоса.
Масляный поддон Blackburne “Thrush" представляет собой отдельный узел, прикрученный болтами к нижней части картера.
Кривая мощности Blackburne “Thrush”
Blackburne “Thrush”: Коленчатый вал и шатун в сборе, а также (на вставке) поршень и поршневой палец.
НЕКОТОРЫЕ ДЕТАЛИ ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ЛЕГКОГО САМОЛЕТА BLACKBURNE “THRUSH”: справа цилиндр, на котором изображен верхний клапанный механизм. Ниже показан вид седел клапанов внутри съемной головки блока цилиндров. Слева показана головка блока цилиндров, помещенная в тиски для снятия клапанов. Сам клапан, средства, используемые для его крепления, и специальные инструменты, используемые для извлечения клапана из гнезда, показаны ниже.
BLACKBURN'E “THRUSH”. На двух верхних фотографиях слева показан вид изнутри оребренной передней половины картера. Справа, вид спереди на заднюю половину картера. Ниже, слева, то же самое показано со стороны механизма газораспределения, а справа - задняя крышка двигателя.
Большинство важных габаритных размеров Blackburne “Thrush” показаны на прилагаемой монтажной схеме. Однако следует отметить, что диаметр цилиндра составляет 81 мм, а ход поршня - 96,8 мм, что обеспечивает объем 1494 куб.см.
Нормальная частота вращения двигателя составляет 2500 об/мин, что позволяет применить прямой привод и при этом иметь достаточно хорошую эффективность гребного винта. На этой скорости вращения двигатель развивает 35 л.с. Максимально допустимая частота вращения составляет 2750 об/мин при мощности 38 л.с. Вес двигателя, включая масляный поддон, выхлопные трубы, впускную систему и систему зажигания, импульсный стартер, ступицу пропеллера и т.д., составляет 132 фунта (60 кг), что соответствует удельному весу 3,77 фунта/л.с. (1,72 кг/лс), исходя из нормальной мощности. Этот вес включает масляный поддон, выхлопные трубы, впускной коллектор, карбюратор, магнето, импульсный стартер, ступицу гребного винта и т.д.
Таким образом, двигатель не совсем легкий, но его прочная и простая конструкция в сочетании с низким расходом топлива должны легко перевесить любой незначительный недостаток, связанный с весом. Двигатель легко разбирается и ремонтируется, а его техническое обслуживание не должно представлять трудностей для любого, кто привык иметь дело с двигателям внутреннего сгорания.
НОВЫЙ BRISTOL “CHERUB”
Двигатель для легкого самолета серии III прошел 100-часовые типовые испытания
В результате выдающихся успехов оригинальных двигателей Bristol "Cherub" на соревнованиях легких самолетов 1924 и 1925 годов выпуска и других соревнованиях в Германии и Соединенных Штатах Америки компания Bristol Aeroplane Company решила продолжить разработку этого двигателя с идеей положить его в основу полное соответствие лучшим современным большим авиационным двигателям по надежности и производительности. Несмотря на то, что были те, кто сомневался в возможности обеспечения реальной надежности небольшого высокооборотистого двигателя для легкого самолета, компании Bristol удалось, воспользовавшись своим ценным опытом, накопленным во время соревнований, путем тщательного перепроектирования и в результате девяти месяцев опытно-конструкторских работ был создан небольшой легкий двигатель, который не уступает авиационным двигателям, мощность которых более чем в десять раз выше. При этом, "Cherub" серии III развивает нормальную мощность 33 л.с. при 2900 об/мин и максимальную 36 л.с. при 3200 об/мин.. Вес двигателя составляет всего 95 фунтов (43 кг), или 2,88 фунта на л.с. (1,31 кг/лс) при нормальной мощности. В то же время расход топлива и масла невелик: первое составляет в среднем 2 галлона в час, а второе - 1 пинту в час, как при нормальных оборотах и мощности. То, что заявленная надежность "Cherub" III была достигнута, подтверждается тем фактом, что один из этих двигателей прошел 100-часовые типовые испытания в Министерстве авиации. Можно считать, что любой двигатель, способный успешно пройти это суровое испытание, уже вышел из стадии эксперимента.
НОВЕЙШИЙ ““CHERUB”: Эти три вида иллюстрируют двигатель серии III, который недавно прошел 100 часовые типовые испытания Министерства авиации.
Изменения в конструкции
Краткий обзор изменений в конструкции, которые были внесены в "Cherub" серии III, может представлять интерес, поскольку более старый "Cherub" уже знаком читателям "Flight". Начнем с того, что диаметр цилиндра был увеличен до 90 мм, и объем доведен до 1228 куб.см. Головки цилиндров были переработаны и оснащены клапанами нового типа с новыми пружинами. К поршням было добавлено дополнительное поршневое кольцо, а также использовано маслосъемное кольцо новой конструкции. Конструкция картера была изменена на использование сухого поддона, и теперь он стал более прочным, меньшим по размеру и более симметричным. Теперь имеется цельный подшипник большой головки шатуна с плавающей втулкой, а система смазки работает всегда под давлением, обеспеченным двухступенчатым маслонасосом, с одним всасывающим и одним нагнетательным узлами. Задняя часть двигателя была изменена, чтобы упростить крепление двигателя, а специальный карбюратор Zenith типа "Херувим" более плотно прилегает к двигателю благодаря новому поплавковому механизму. Управление опережением зажигания автоматическое, оно взаимосвязано с дроссельной заслонкой. Высотный корректор связан с дроссельной заслонкой таким образом, чтобы обеспечить автоматический возврат в исходное положение при закрытой дроссельной заслонке.
Типовые испытания
Что касается типовых испытаний Министерства авиации, которые состоялись в декабре прошлого года, то основную информацию, пожалуй, лучше всего представить в виде таблиц. На одной из наших иллюстраций на этой неделе показана сила и т.д. кривые, полученные до и после типовых испытаний, из которых видно, что мощность, выдаваемая по истечении 100 часов, была больше, чем до испытания. Можно также обратить внимание на тот факт, что в официальном отчете о состоянии двигателя после разборки говорилось, что “Общее состояние двигателя было отличным”.
Краткое описание типовых тестов выглядит следующим образом:
• Первый 1,5-часовой прогон на динамометре Фруда, во время которого была получена первая кривая мощности;
• 40 часов на Фруде при 90%-ной мощности при 2900 оборотах в минуту;
• 50 часов работы в ангаре при 90 процентах мощности при 2900 оборотах в минуту;
• 9 часов на Фруде при 90% мощности и 2900 оборотах в минуту.;
• 1 час на Фруде при полной мощности и 2900 оборотах в минуту;
• 1 час на Фруде на высоких оборотах - 3350 об/мин.;
• 10 минут на Фруде, на малом газе при 890 оборотов в минуту;
• 1 час на Фруде, на максимальной мощности 36,9 л.с. при 3190 оборотах в минуту;
• и, наконец, 1,5 часа на Фруде, в течение которых была получена вторая кривая мощности.
Кривые мощности Bristol “Cherub - III ”: Кривые № 1 показывают данные, полученные до 100-часовых типовых испытаний, а кривые № 2 - после типовых испытаний. Использованное топливо состояло из 60% бензина и 40% бензола.
Подробная информация о 100-часовых испытаниях при 2900 оборотах в минуту
В следующей таблице приведены подробные данные о 100-часовых испытаниях:
* Последний час этого прогона прошел на полной мощности. Использованное топливо на 60% состояло из бензина и на 40% - из бензола. Средний расход за 100 часов составил: Топлива - 1,92 галлона в час = 0,586 пинт/л.с./час. (8,73 л/ч = 0,33 л/лс/ч). Масла: 0,68 пинты в час = 0,026 пинт/л.с./час.(0,39 л/ч = 0,015 л/лс/ч).
ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ
Двигатель Bristol ’Cherub” относится к двухцилиндровому оппозитному типу и имеет общий рабочий объем 1228 куб.см.
Диаметр цилиндра и ход поршня составляют 90 мм и 96,5 мм соответственно.
Коленчатый вал: — Коленчатый вал представляет собой штамповку из закаленной легированной стали больших размеров, установленную на четырех подшипниках. Картер представляет собой алюминиевую отливку, разделенную вертикально по осевой линии двигателя и снабженную отдельными передней и задней крышками.
Подшипники: — Имеется три основных цапфовых подшипника. Один передний шарикоподшипник с глубокой канавкой, расположенный в передней части конической передней крышки, через который передается тяга гребного винта от коленчатого вала на корпус. Два других являются двухрядными самоустанавливающимися и расположены рядом с кривошипом, один спереди, а другой сзади, и размещены в передней и задней половинах картера соответственно. Задний конец вала закреплен в задней крышке простым подшипником из белого металла, который обеспечивает масляное уплотнение и позволяет подавать масло через полый хвостовик и просверленные масляные каналы к большим концевым подшипникам. На валу между двумя задними подшипниками имеются цилиндрическое прямозубое колесо и два косозубых колеса обеспечивающие привод распределительного вала, тахометра, магнето и масляного насоса соответственно.
Шатуны: — Шатуны представляют собой поковки из легированной стали с закаленными вкладышами, запрессованными в большие головки шатунов. Шатуны одеваются на шейку коленвала. Когда они установлены, вставляются разъемные бронзовые плавающие втулки, и две половинки крепятся друг к другу высокопрочными стальными винтами, которые фиксируются разъемными штифтами.
Поршни: — Поршни изготовлены из алюминиевого сплава и снабжены тремя кольцами, нижнее из которых маслосъемное и служит для снятия излишков масла со стенок цилиндра через сливные отверстия в юбке поршня. Полые поршневые пальцы плавают как в бобышках поршня, так и в малых головках шатунов и фиксируются в торцах бронзовыми заглушками, вставленными в их открытые торцы.
Цилиндры: — Цилиндры имеют стальные корпуса, но впускной и выпускной каналы выполнены в головках из алюминиевого сплава, на которых также установлены ввинчиваемые седла клапанов из легированной стали, направляющие клапанов, клапаны и пружины. На корпусе предусмотрен глубокий выступ для головки с фланцем, к которому головка крепится болтами. Выступающая часть цилиндра защищает жизненно важное соединение, которое образовано медным кольцевым уплотнением, очень аккуратно вставленным в кольцевые канавки, прорезанные во фланцах головки и корпуса. Поскольку величина теплового расширения алюминия и стали различны, обычно возникают большие трудности при обслуживании действительно газонепроницаемого соединения с головкой такого типа. В головках Cherub эта трудность была полностью преодолена за счет вставки между головками цилиндров и головками крепежных болтов уплотнительных элементов из специального сплава, обладающего необычно малым тепловым расширением. Такая конструкция в сочетании с медным кольцевым соединением оказалось настолько удовлетворительным, что концы болтов заклепываются поверх гаек, при этом головка и корпус рассматриваются как единое целое, которое никогда не нужно разбирать. Цилиндры крепятся к картеру с помощью резьбового соединения с фланцем, а дерматиновое кольцо служит для обеспечения маслонепроницаемости соединения.
Клапаны: - Впускной и выпускной клапаны изготовлены из кобальт-хромовой стали и взаимозаменяемы, а на каждом клапане используются три концентрические пружины. Механизм управления клапаном несколько необычен и имеет отличительные особенности, имеющие большое значение.
Распределительный вал с четырьмя кулачками, выточенный из цельного металла, располагается в картере под коленчатым валом и приводится в движение простыми цилиндрическими шестернями больших размеров. Кулачки имеют тип постоянного ускорения. Клапаны приводятся в действие коромыслами, которые проходят параллельно осям цилиндров от картера до головки блока цилиндров. Их можно рассматривать как точный эквивалент коромысла обычного типа, которое устанавливается между распределительным валом и клапаном в двигателях с верхним распределительным валом, с той лишь разницей, что коромысло, приводимое в действие кулачками через фиксатор, отделено от коромысла, приводящего в действие клапаны, на длину толкателя. Поскольку штоки клапанов выступают из головок цилиндров радиально относительно отверстия цилиндра, любая разница между расширением цилиндра и расширением вала коромысла просто слегка перемещает шток клапана по поверхности рабочего коромысла, но не изменяет зазор клапана. Пружина кручения, установленная на валу коромысла, удерживает кулачки, палец и управляемое коромысло в контакте, и весь клапанный механизм полностью закрыт.
Магнето: — Как уже упоминалось, магнето приводится в движение косозубыми шестернями с заднего конца коленчатого вала. Оно крепится на задней крышке с помощью фланца и патрубка и расположен позади цилиндра с левой стороны и параллельно ему, так что контактный выключатель легко доступен. Магнето двухполюсного типа с двойным контактным кольцом, которое обслуживает по две свечи зажигания в каждом цилиндре. Оно оснащен импульсным пускателем, облегчающим запуск.
Система смазки: — Масляный насос расположен за цилиндром с правого борта в расширении корпуса магнето на задней крышке, где он также легкодоступен, и приводится в действие теми же косозубыми шестернями, которые приводят в действие магнето. Он съемный как единое целое и состоит из двух независимых шестеренчатых насосов. В нижней части картера двигателя предусмотрен съемный масляный поддон, содержащий легко снимаемый масляный фильтр.
Больший из двух насосов забирает масло, стекающее в картер, через этот фильтр и возвращает его в маслобак через фильтр в стенке, а затем подает его под давлением через просверленные масляные каналы к подшипникам больших головок шатунов и втулочным подшипникам распределительного вала и промежуточного зубчатого колеса. Этот насос снабжен подпружиненным регулятором давления, при этом перепускное масло возвращается на всасывающую сторону насоса. Косозубые шестерни надлежащим образом смазываются маслом, собранным в масляной ванне, в которую опущена нижняя шестерня. Подшипники этого редуктора автоматически смазываются маслом, которое поступает из аналогичного отверстия, но меньшего размера, при этом предусмотрены специальные меры для предотвращения утечки через это отверстие в корпус магнето. Давление масла составляет 40 фунтов на квадратный дюйм (2,8 кг/см2).
BRISTOL “CHERUB," SERIES III: Эти четыре вида с указанием основных габаритных размеров должны предоставить достаточные данные для проектирования креплений и капота двигателя.
Карбюратор: — Карбюратор представляет собой особый тип Zenith, с ручным регулированием высоты воздушным корректором типа extra diffusor и крепится болтами к впускному патрубку из литого алюминия, который крепится шпильками и гайками к широкой облицовке на нижней стороне магнето и корпуса насоса на задней крышке. Дроссельная заслонка и система опережения зажигания магнето соединены между собой механизмом из рычагов и качалок. Высотный корректор является независимым, за исключением того, что он автоматически закрывается при закрытой дроссельной заслонке. Воздухозаборник карбюратора представляет собой стальное колено с выпускной рубашкой. Впускные патрубки проходят параллельно цилиндрам и вставляются в него с помощью воздухонепроницаемых компенсаторов, а также они снабжены бобышками для установки праймера.
Крепление двигателя: — Двигатель монтируется с помощью навинчиваемых удлинителей на концах четырех болтов картера в каждом углу картера. Стандартный выход под тахометр расположен с левой стороны над магнето.
