260-сильный авиационный двигатель Maybach Mb IVa с повышенной степенью сжатия

Данный материал был переведен уважаемым коллегой NF.

Предисловие

Первая Мировая война стала причиной большого прорыва, как в авиации, так и авиационном моторостроении. За годы войны из простых маленьких машин получились высококачественные самолёты. Специализация машин стала причиной того, что из самолётов-разведчиков вскоре возникло первое поколение самолётов-истребителей, самолётов для поддержки сухопутных войск и вооруженных самолётов-разведчиков.

Так как типы самолётов становились всё более многочисленными, это вскоре оказало своё влияние и на авиационное двигателестроение. Из большого числа авиационных двигателей того времени мы хотели бы рассказать о мощном моторе Maybach Mb IVa. Этот двигатель разработали специально для самолётов-истребителей, и данный мотор в качестве так называемого «высотного двигателя» поступил в распоряжение авиастроительных фирм. Обозначение «высотный двигатель» не соответствует современным масштабам, но тогда 57 лет назад высоты порядка 4000-5000 метров были огромным достижением.

Описание

1 Общее

Четырехтактный шестицилиндровый двигатель водяного охлаждения Maybach Mb IVa являлся дальнейшим развитием известного двигателя Mb IV. Для получения большой высотности этот авиамотор получил более высокую степень сжатия. Максимальную мощность двигатель развивал на высотах более 1800 метров. Для получения возможности различных способов монтажа на самолётах двигатель производили в следующих четырех вариантах:

• — Edulali (Entgegen dem Uhrzeigersinn laufend, Auspuff links): направление вращения коленчатого вала противоположное ходу часовой стрелки, выхлопной коллектор слева.
• — Edulare (Entgegen dem Uhrzeigersinn laufend, Auspuff rechts): направление вращения коленчатого вала противоположное ходу часовой стрелки, выхлопной коллектор справа.
• — Mulali (Mit dem Uhrzeigersinn laufend, Auspuff links): направление вращения коленчатого вала по ходу часовой стрелки, выхлопной коллектор слева.
• — Mulare (Mit dem Uhrzeigersinn laufend, Auspuff rechts): направление вращения коленчатого вала по ходу часовой стрелки, выхлопной коллектор справа.

Направление вращения вала двигателя определялось направлением вращения фланца коленчатого вала при взгляде спереди на двигатель. Вариант Edulali являлся стандартной версией.

2 Блок цилиндров

Верхняя часть блока цилиндров (21070)* включала в себя два распределительных вала и коленчатый вал с подшипниками скольжения. Литой фундамент двигателя служил для крепления двигателя к моторной раме посредством болтов — по шесть с каждой из сторон двигателя.

В блоке цилиндров размещались шесть цилиндров, которые крепились в блоке при помощи штифтов. Для центрирования каждого из цилиндров в блоке проводилась их индивидуальная подгонка. Картер (21063) представлял собой снимаемую ванну, крепившуюся к блоку цилиндров при помощи болтов. В картер стекало моторное масло, которое забиралось из картера и подавалось подавалось в масляный бак при помощи двух насосов, расположенных спереди и сзади картера.

a) Коленчатый вал

Коленчатый вал (21009) спереди крепился при помощи фланца (21063) к фланцу воздушного винта способного передавать на воздушный винт мощность в 240 л.с. На месте фланца воздушного винта можно было крепить маятниковый стартер или сцепление.

Для передачи тяги или давления воздушного винта устанавливался соответствующий шариковый подшипник (8392). Кроме этого за фланцем коленчатого вала для смягчения и гашения колебаний воздушного винта также устанавливался шариковый подшипник (8053). Между фланцем воздушного винта и его подшипником располагалось зубчатое колесо для привода распределительных валов и масляных насосов. Еще подшипники скольжения (5306), изготовленные из бронзы с добавлением свинца, были расположены по одному между рабочими поверхностями каждого из цилиндров. В задней части двигателя на шариковом подшипнике крепилось зубчатое колесо для отбора мощности от коленчатого вала и для привода водяного насоса.

b) Распределительный вал

Впускные (20830) и выпускные (20829) клапаны приводились при помощи распределительного вала (20315). Распределительный вал приводился от коленчатого вала при помощи промежуточных зубчатых колёс (8535 и 5956). Распределительные валы были расположены выше коленчатого вала слева и справа и приводили в действие толкатели рычагов клапанов.

c) Масляный насос

Спереди со стороны зубчатых колёс находилось зубчатое колесо коленчатого вала, которое через промежуточное зубчатое колесо (8535) приводило в действие передний насос (20328), забиравший масло. Удлинённый вал этого насоса одновременно служил для привода:

• — второго насоса (20326), расположенного в задней части двигателя и забиравшего масло, 
• — насоса (20330), привода расположенного сзади насоса (20326) и подавшего масло под давлением
• — топливного насоса, расположенного вне блока цилиндров.

3 Цилиндр

Шесть цилиндров (20293), каждый из которых индивидуально подгонялся при монтаже в верхнюю часть моторного блока и крепился там при помощи штифтов (7710-7712 и 8787). Болты, крепившие эти штифты (9071), одновременно крепили и крышки опорных подшипников (9070 и 20448) коленчатого вала. Цилиндры монтировались по одному с закреплёнными рычагами толкателей клапанов и установленными клапанами.

Каждый из цилиндров двигателя имел по два висящих впускных (20830) и выпускных клапана (20829), которые монтировались параллельно продольной оси двигателя в головок цилиндров. Рычаги толкателей (21056 и 21057) крепились в головке клапанов при помощи креплений (20624). Для впускных и выпускных клапанов (5956 и 5957) применялись различные толкатели.

Каждый поршень (20823) имел по одному маслосъёмному и по три уплотнительных кольца (7865 и 7866). Шатуны (21059) крепились к поршням при помощи поршневых втулок (8658), а к коленчатому валу двигателя при помощи подшипников скольжения.

Внешняя поверхность цилиндра охлаждалась водяной рубашкой, заполненной циркулирующей по ней водой. Между головками цилиндров и между цилиндрами, впускным трактом двигателя и выпускным коллектором располагались уплотнения.

4 Карбюратор

У цилиндров № 1 и № 6 на фланцах при помощи болтов крепилось по одному карбюратору. Регулировка обоих работающих карбюраторов выполнялась одновременно при помощи общего рычага (20680). Метки La (Laden – нагнетать), V (Vollgas – полный газ) и H (Höhenleistung – высотный режим) относились к рычагу 21041. Этот рычаг не должен переставляться в положение Н на высотах менее 1800 метров. При подаче полного газа основной и вспомогательные воздушные жиклёры карбюратора были расположены таким образом, что оба воздушных потока, соприкасаясь друг с другом и поступающим в карбюратор топливом, равномерно перемешивались. Таким образом, при дросселировании воздушного потока принудительно достигается соответствующее соотношение между поступающими в карбюратор топливом и воздухом.

Регулировка работы топливного насоса, подававшего слишком много топлива осуществлялась посредством системы перепуска излишков топлива в карбюраторе.

Оба карбюратора были подключены к системе охлаждения двигателя для предпускового подогрева.

5 Системы

a) Вентиляция картера

Для вентиляции картера служили сеточный клапан (5377) и деаэратор, расположенные на левой и правой сторонах блока двигателя в верхней части блока (9700). Трубка деаэратора и сетка могли меняться. К трубке деаэратора было прикреплено удлинение от воздухозаборника двигателя, благодаря которому набегавший поток свежего воздуха осуществлял постоянную вентиляцию картера.

b) Водяная система охлаждения двигателя

Вода для охлаждения двигателя через изгиб (4462) у водяного насоса (20550) системы охлаждения закреплённого к задней части моторного блока.Насос системы охлаждения через задний карбюратор, цилиндры и передний карбюратор далее по трубопроводу направляется к радиатору системы охлаждения. Для особых случаев, например при применении двигателя на дирижабле, коллектор выхлопной системы может быть заменён на оснащенный водяной системой охлаждения. В этом случае новый выхлопной коллектор соединяется с закрытой подпоркой (8917) карбюратора. 

c) Подача масла для смазки двигателя

Смазка всех элементов конструкции двигателя нуждающихся в смазке происходила за счет подачи масло масляным насосом (20330). Необходимое для этого количество масла и его давление регулировалось соответствующим клапаном (29249) положение которого выставлялось и пломбировалось при приёмке двигателя.

Оба масляных насоса забиравших масло из похожего на ванну картера перекачивали забираемое масло сразу назад в масляный бак. Из масляного бака масло другим насосом под давлением подавалось в систему смазки.

В местах подлежащих смазке давление масла составляло величину в 0,5-1,0 атм. Масло очищалось от попавших в него примесей в масляном фильтре и фильтре подшипника. К некоторым точкам смазки двигателя масло поступало по маслопроводу (20174) расположенному слева рядом с двигателем. К этому же маслопроводу подсоединялся манометр для замера величины давления масла в системе смазки. Манометр (4744) замерял величину давления масла в системе смазки двигателя в пределах 0-5 атм.

d) Подача топлива

В задней нижней части двигателя на удлинённом вале масляного насоса крепился топливный насос. Топливо из топливного бака подавалось под давлением. Топливный бак мог располагаться выше двигателя на расстоянии до 10 метров от него и ниже двигателя до двух метров и при этом масляный насос осуществлял подачу топлива к двигателю в необходимом количестве. В кабине пилота каждого самолёта располагался ручной топливный насос (29894), при помощи которого пилот подавал топливо к двигателю перед его запуском (29894). Этот ручной насос располагался между так называемым обратным топливосборником и приводимым от двигателя топливным насосом (20630). Топливный насос (20630) забирал топливо из обратного топливосборника и подавал его в поплавковую камеру карбюратора, где бензин смешивался с воздухом, образуя топливовоздушную смесь. Излишки топлива, подаваемого топливным насосом через перепускной топливопровод, направлялись назад к обратному топливосборнику.

Обратный топливосборник при помощи поплавкового клапана регулировал подачу топлива из топливного бака. При отказе данного поплавкового клапана излишки забраного из бака топлива выбрасывались наружу. В обратном топливосборнике находилось приспособление отделяющее воду от бензина и топливный фильтр.

e) Электрооборудование

В голове каждого из цилиндров двигателя располагались по две вертикально установленные свечи зажигания (3600). Электрический ток к свечам зажигания поступал от двух независимых друг от друга магнето высокого напряжения типа ZH6 фирмы Bosch.

Первое магнето (2565) служило для запуска двигателя, второе магнето (2566) было сконструировано просто для подачи напряжения к свечам зажигания.

Провода, подводящие напряжение к свечам зажигания в защищающих их гильзах (20986), располагались перед шайбой для регулировки момента подачи напряжения к свечам под воздухопроводом, по которому к двигателю подавался воздух.

Перестановка угла зажигания на более раннее зажигание при работе двигателя на режиме полной мощности осуществлялась при помощи рычага 121217.

6 Привод

a) Привод генератора

Привод генератора осуществлялся при помощи удлинённого коленчатого вала (у двигателей с заводским номерами до № 1400), к которому крепились сцепление со шкивом. У двигателей с заводскими номерами начиная с № 1401 генератор крепится к верхней части моторного блока со стороны выхлопного коллектора и приводится от двигателя через специальный редуктор, закреплённый на крышке с установленными на нём зубчатыми колёсами со стороны воздушного винта. При этом обороты генератора равны 2290 об/мин.

b) Тахометр

Тахометр крепится к крышке моторного блока (21082) у привода, установленного на самолёте пулемёта.

c) Управление пулемётами

Для применения установленных на самолёте пулемётов на крышке моторного блока 21082 с установленными на нёй зубчатыми колёсами и прочим оборудованием на коленчатом вале двигателя установлен привод пулемётов. Обороты данного привода были равны половине оборотов двигателя.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ MAYBACH MB IVA

Тип: шестицилиндровый четырехтактный рядный двигатель Maybach Mb IVa водяного охлаждения
Диаметр цилиндра: 165 мм
Ход поршня: 180 мм
Соотношение диаметра цилиндра к ходу поршня: 1,09
Рабочий объём одного цилиндра: 3,93 л
Рабочий объём двигателя: 23 л
Длина двигателя: 1759 мм
Ширина двигателя: 554 мм
Высота двигателя: 993 мм
Сухой вес: 400 кг
Монтажный вес двигателя: 443 кг
Взлётная мощность при 1400 об/мин: 245 л.с.
Мощность на высоте 2500 метров при 1400 об/мин: 240 л.с.
Удельная мощность: 10,4 л.с./л
Удельный вес: 1,63 кг/л.с.
Удельный расход топлива на экономическом режиме работы двигателя: 200-225 гр/л.с.×ч
Расход масла: 3-3,5 кг/ч
Примечания: данные по максимальной взлётной мощности в 260 л.с. пересчитаны исходя из данных по мощности на расчетной высоте. Типовые испытания двигателя Mb IVa состоялись в марте 1917 года
Прочие весовые нагрузки:
Кок воздушного винта: 14,6 кг
Выхлопной коллектор: 10 кг
Система вентиляции картера: 2,5 кг
Масляный фильтр: 1,5 кг
Ручной топливный насос: 3,8 кг

* – в скобках за названиями агрегатов указаны их типовые номера

Источник:

Maybach-Flugmotor Mb IV a 260 PS überverdichtet Motorenbau G.m.b.H./Friedrichshafen a. B. 1917.

источник: «Maybach-Flugmotor Mb IVa» LUFTFAHRT international 5