24-цилиндровый авиационный двигатель Allison X-4520. США

Когда Соединенные Штаты вступили в Первую Мировую войну, компания Allison Experimental Company (Allison), основанная Джеймсом Эллисоном (James Allison), приступила к изготовлению снаряжения для нужд фронта. Ранее компания была известна под наименованием Allison Speedway Team Company, поскольку Джеймс Эллисон был соучредителем автодрома Indianapolis Motor Speedway и занимался разработкой автомобилей. В годы войны компания Allison поставила часть оснастки для производства двигателей Liberty V-12. Помимо этого сотрудники компании Allison участвовали в разработке и изготовлении различных деталей и узлов двигателей Liberty, в том числе эпициклического (планетарного) редуктора для варианта Liberty 12B (200 из которых компанией Allison были изготовлены), а также различных шестеренчатых редукторов, коробок приводов двигателей и нагнетателей. Компанией Allison также разработала и изготовила инвертированный двигатель Liberty и цилиндры с воздушным охлаждением для двигателей Liberty. Для компании Allison двигатели Liberty стали первой попыткой заняться авиационным моторостроением. Следующим стал двигатель X-4520.

4 января 1921 года компания Allison Experimental Company сменила название на Allison Engineering Company. К 1924 году подразделение силовых установок (Power Plant Section) военно-воздушной службы армии США (Army Air Service – AAS) на авиабазе Маккук-Филд, штат Огайо, разработала большой 24-цилиндровый двигатель X-образной компоновки. Военные попросили компанию Allison доработать их конструкцию и изготовить прототип. Двигатель получил от AAS серийный номер 25-521, а от компании Allison серийный номер 1.

чертеж двигателя X-4520, сделанный инженерами военно-воздушной службы армии США в начале 1925 года. Наиболее заметные различия между чертежом и реальным двигателем заключаются в том, что на чертеже нижние ряды цилиндров смещены вперед по сравнению с верхними цилиндрами, а впускные коллекторы выходят из верхней и нижней части поворотного индукционного механизма

X-4520 имел четыре ряда по шесть цилиндров в каждом; охлаждение двигателя было воздушным. Угол развала между рядами цилиндров составлял 90 градусов; блоки цилиндров располагались вокруг общего коленчатого вала, помещенного в алюминиевый картер бочкообразного типа. Цилиндры имели диаметр 5,75 дюйма (146 мм), ход поршня 7,25 дюйма (184 мм) и степень сжатия 4,9 к 1. Общий рабочий объем двигателя составлял 4518 кубических дюймов (74 л). Каждый цилиндр имел два клапана, и выпускной клапан охлаждался натрием. Клапаны каждого ряда цилиндров приводились в действие одним верхним распределительным валом. В передней части каждого распределительного вала находился распределитель зажигания, который включал две свечи зажигания на каждый цилиндр этого ряда. Каждый распределительный вал приводился в движение коленчатым валом через вертикальный вал, расположенный в передней части двигателя.

Алюминиевые поршни с плоским верхом имели три кольца над поршневым пальцем и одно кольцо под ним. Каждая из шести шатунных шеек коленчатых валов имела диаметр 3,5 дюйма (89 мм) и длину 4,3125 дюйма (110 мм) и вмещала два установленных бок о бок вильчатых и внутренних шатуна. Поршни верхнего цилиндра были соединены с передним вильчатым и внутренним шатуном. Нижние цилиндры были смещены немного назад, и их поршни были соединены с задним вильчатым и внутренним шатуном. Семь коренных подшипников коленчатого вала были роликового типа (Хофмана). Роликовые подшипники были выбраны подразделением силовых установок, поскольку их уменьшенная длина позволяла использовать более короткий и, следовательно, более легкий двигатель.

Двигатель имел цилиндрический редуктор с передаточным числом 2 к 1 и поворотный индукционный (образование топливно-воздушной смеси или нагнетатель с умеренным наддувом) механизм с передаточным числом 5 к 1. При частоте вращения двигателя 1800 об/мин пропеллер будет вращаться с частотой 900 об/мин, а нагнетатель с частотой 9000 об/мин. Два карбюратора с восходящим потоком воздуха подавали воздух в поворотный индукционный механизм, расположенный в задней части двигателя. Затем воздушно-топливная смесь распределялась по каждому цилиндру через коллекторы, которые проходили в верхней и нижней V-образных частях двигателя. Двигатель X-4520 имел длину 108 дюймов (2,74 м), ширину 60 дюймов (1,52 м), высоту 53 дюйма (1,35 м), и его масса составляет около 2800 фунтов (1270 кг).

Компания Allison завершила изготовление единственного двигателя X-4520 в 1927 году, но не существовало оборудования, которое могло бы выдержать номинальную мощность 1200 л.с. (895 кВт) при 1800 оборотах в минуту. В то время это был один из самых крупных и мощных авиационных двигателей из числа когда-либо созданных. Только в 1931 году двигатель был, наконец, допущен до эксплуатации авиационным корпусом армии США (Army Air Corps – AAC). Хотя двигатель развивал всего 1323 л.с. (987 кВт) при 1900 об/мин, он также испытывал проблемы с охлаждением, а во время испытаний поршень застрял в цилиндре. К этому времени командование авиакорпуса уже мало интересовалось двигателем X-4520, и причины проблем так и не были расследованы.

авиационный мотор Allison X-4520 с перегородками по бокам двигателя для направления охлаждающего воздуха через ребра цилиндра

X-4520 предназначался для установки на очень крупный одномоторный бомбардировщик-биплан; скорее всего им был Huff-Daland XHB-1. Этот самолет имел размах 84 фута 7 дюймов (25,8 м), длину 59 футов 7 дюймов (18,2 м) и был оснащен одним двигателем Packard 2A-2540 V-12 мощностью 780 л.с. (582 кВт). Однако к моменту испытаний двигателя X-4520 произошел переход от использования крупных одномоторных самолетов к многомоторным машинам. Помимо технических проблем, возникших во время проведения испытаний, это привело к тому, что не было самолета, на который можно было бы установить двигатель X-4520.

огромный бомбардировщик-биплан Huff-Daland XHB-1 первоначально должен был оснащаться двигателем X-4520. По мере развития событий самолет получил двигатель Packard 2A-2540 V-12. Человек, стоящий под носом самолета, дает хорошее представление о его огромных размерах

Несмотря на отсутствие интереса со стороны командования авиакорпуса и технические проблемы двигатель X-4520 был представлен на выставке «Столетие прогресса» (Century of Progress Exposition), проходившей в 1934 году в Чикаго, штат Иллинойс. Двигатель был сохранен армейским авиакорпусом и помещен на хранение в том месте, которое впоследствии станет авиабазой ВВС США Райт-Паттерсон, Дейтон, штат Огайо. Примерно в 1970 году двигатель был списан и отправлен на слом, но был сохранен (по-видимому, спас двигатель энтузиаст истории авиации Уолтер Сполата [Walter Spolata]). В конечном итоге двигатель X-4520 попал в Музей авиации Новой Англии, Виндзор-Локс, штат Коннектикут, где он после нескольких лет хранения на открытом воздухе выглядел не самым лучшим образом. Затем двигатель был приобретен отделением Allison фонда охраны культурно-исторического наследия компании Rolls-Royce, Индианаполис, штат Индиана. Фонд восстановил двигатель и в 2010 году представил его на всеобщее обозрение.

восстановленный 24-цилиндровый двигатель с воздушным охлаждением Allison X-4520 (сер. номер 1). Обратите внимание на распределители зажигания, расположенные на передней части каждого верхнего распределительного вала (Снимок Пола Яблонски [Paul Jablonski] предоставлен Историческим обществом авиационных двигателей [Aircraft Engine Historical Society])

двигатель Allison X-4520 демонстрировался на выставке отделения Allison фонда охраны культурно-исторического наследия компании Rolls-Royce, Индианаполис, штат Индиана. Обратите внимание на поворотный индукционный механизм и на то, как он отличается от чертежа 1925 года (Снимок Пола Яблонски предоставлен Историческим обществом авиационных двигателей)

ПРИЛОЖЕНИЕ

Прототип тяжелого бомбардировщика Huff-Daland XHB-1 Cyclops. США

Первый прототип легкого бомбардировщика Huff-Daland XLB-1 Pegasus. США

Источники:

• Vee’s for Victory! The Story of the Allison V-1710 Aircraft Engine 1929-1948 by Daniel D. Whitney (1998)
• Bearing Loads and Stress Analysis of the Model X-4520 Engine Rated 1200 B.H.P. at 1800 R.P.M. by Norman Tilley (1925)
• The Allison Engine Catalog 1915-2007 by John M. Leonard (2008)
• A Technical & Operational History of the Liberty Engine by Robert J. Neal (2009)
• http://www.enginehistory.org/allison.shtml
• http://www.nationalmuseum.af.mil/factsheets/factsheet.asp?id=2422

источник: https://oldmachinepress.com/2013/06/16/allison-x-4520-24-cylinder-aircraft-engine/

перевод впервые опубликован — https://vk.com/@710541705-24-cilindrovyi-aviacionnyi-dvigatel-allison-x-4520-ssha