28-цилиндровый авиационный двигатель Alfa Romeo 1101. Италия

28-цилиндровый авиационный двигатель Alfa Romeo 1101. Италия

В начале 1930-х годов компания Alfa Romeo начала создавать авиационные двигатели на основе зарубежных образцов, на серийное производство которых она приобрела лицензии. К 1938 году компания Alfa Romeo получила лицензии на производство авиационных двигателей Armstrong Siddeley Lynx, Bristol Jupiter и Pegasus, de Havilland Gypsy Major и Gypsy Six, а также инвертированного 12-цилинджрового V-образного двигателя Walter Sagitta. Также компания использовала свои знания и опыт, полученный при организации лицензионного производства, для разработки собственных авиадвигателей. Однако созданные в начале 1930-х годов радиальные двигатели серии D не были успешными, а радиальный 18-цилиндровый двигатель Alfa Romeo 135, впервые испытанный в 1938 году, страдал от проблем с надежностью. Джустино Каттанео, спроектировавший двигатель Alfa Romeo 135, покинул компанию в 1936 году еще до того как первый двигатель данного типа был изготовлен. Тем не менее, конструкция оригинальных двигателей компании Alfa Romeo во многом была обязана построенным по лицензии иностранным двигателям.

В 1938 году управляющий директор компании Alfa Romeo Уго Гоббато (Ugo Gobbato) поручил Службе специальных исследований (Servizio Studi Speciali – SSS) разработать совершенно новый авиационный двигатель. SSS был отделом секретных или специальных проектов компании Alfa Romeo. Вифредо Рикарт (Wifredo Ricart), испанец, бежавший от гражданской войны в своей стране и в 1936 году перебравшийся в Италию, отвечал за разработку нового двигателя, который получил обозначение Alfa Romeo 281.

Alfa Romeo 281 представлял собой рядно-радиальный двигатель, состоявший из семи блоков цилиндров, каждый из которых имел четыре цилиндра. Двигатель имел жидкостное охлаждение и оснащался односкоростным одноступенчатым центробежным нагнетателем. Диаметр цилиндров двигателя Alfa Romeo 281 составлял 120 мм, ход поршня – 110 мм, рабочий объем 34,83 литра. Двигатель с длиной хода поршня меньшей диаметра цилиндра имел относительно небольшой диаметр и работал на более высоких оборотах. Расчетная мощность двигателя Alfa Romeo 281 при 3000 об/мин составляла 1480 л.с. (1089 кВт). Alfa Romeo 281 был разработан с учетом текущих требований к мощности авиационных двигателей, но не учитывал будущие потребности в дальнейшем их увеличении. Modello 281 развивал в целом такую же мощность, что и Alfa Romeo 135, хотя его диаметр составлял 0,88 метра по сравнению с 1,40 метра мотора воздушного охлаждения. Понимая, что необходим более мощный двигатель, Этторе Пагани, также работавший в SSS, в 1939 году завершил проектное исследование увеличенного двигателя Alfa Romeo 281, рассчитанного на развитие мощности 2000 л.с. (1471 кВт). Этот вариант получил обозначение Alfa Romeo 1101, а двигатель Alfa Romeo 281 так и не был изготовлен.

Первоначально двигатель Alfa Romeo 1101 обозначался как 101, но также во внутрифирменной документации упоминался как 1.101 и 1.1.01. Однако наиболее распространенным обозначением стало 1101. В команду разработчиков двигателя Alfa Romeo 1101 входили Вифредо Рикарт, Орацио Сатта (Orazio Satta) и Джузеппе Буссо (Giuseppe Busso). Двигатель имел картер из литого алюминия с семью блоками цилиндров, установленными радиально вокруг его центра и расположенными под углом 51,4 градус. Верхний ряд цилиндров выходил вертикально из картера. Каждый блок цилиндров состоял из четырех цилиндров и был изготовлен из литого алюминия с головкой блока цилиндров, отлитой как единое целое с блоком цилиндров. В блок цилиндров устанавливались «мокрые» гильзы цилиндров из азотированной стали. Каждый цилиндр имел один впускной клапан и один выпускной клапан с натриевым охлаждением. Впускной клапан имел диаметр 65 мм, а диаметр выпускного клапана составлял 56 мм. Клапаны каждого ряда цилиндров приводились в действие гидравлическими толкателями с помощью одного верхнерасположенного распределительного вала. Распределительный вал приводился в движение коническими шестернями и вертикальным валом в передней части двигателя. Цельный коленчатый вал поддерживался пятью коренными подшипниками. Поршни каждого ряда цилиндров приводились в действие главным шатуном с шестью шарнирными шатунами. Степень сжатия цилиндров составляла 6,5 к 1.

на виде спереди двигателя Alfa Romeo 1101 показаны вертикальные приводы распределительного вала. На передней части редуктора видны четыре узла крепления. Картер расположен между двумя нижними рядами цилиндров

В передней части двигателя был установлен редуктор воздушного винта. Через планетарный редуктор с коническими передачами вал пропеллера вращается с частотой вращения, которая в 2,5 раза меньше частоты вращения коленчатого вала двигателя. В задней части двигателя были установлены два топливных насоса высокого давления и два магнето. Основной насос высокого давления имели максимальный проток 1600 литров в час и подавал топливо к форсункам, установленным на стороне впуска головок цилиндров. Дополнительный топливный насос высокого давления имел максимальный проток 500 литров в час и подавал метанол (метиловый спирт) в форсунки, расположенные во впускном коллекторе непосредственно перед впускным отверстием каждого цилиндра. Метанол использовался для увеличения максимальной мощности и уменьшения детонации. Каждый из двух магнето подавал импульс электрического тока к одной из двух свечей зажигания, установленных в каждом цилиндре.

Вал, выходящий из задней части двигателя, приводил в действие вынесенный двухскоростной центробежный нагнетатель. Двигатель Alfa Romeo 1101 в том виде, в котором он был изготовлен, не имел установленного в корпусе нагнетателя, который крепился непосредственно к задней части картера. Некоторые источники указывают, что двигатель имел двухступенчатый нагнетатель, но на фотографиях показан только вынесенный нагнетатель без видимой второй ступени. В будущих версиях двигателя Alfa Romeo 1101 обязательно планировалась установка двухступенчатого наддува. Воздух поступал в заднюю часть нагнетателя, где он сжимался для обеспечения наддува 11,4 фунтов на квадратный дюйм (0,78 бар; 78,6 кПа). Воздуховод, отходящий от нагнетателя, предназначался для прохождения через дополнительный охладитель, но на сохранившихся фотографиях он не был установлен. Из воздуховода воздух поступал в полукольцевой коллектор, расположенный в задней части двигателя. Семь отдельных направляющих выступали из полукольцевого коллектора и соединялись с каждым блоком цилиндров. Направляющие имели четыре выпускных отверстия, сгруппированных в две пары по два и расположенных с левой стороны блока цилиндров. Каждый блок цилиндров имел четыре выпускных отверстия на правой стороне, а выпускные отверстия для двух средних цилиндров каждого блока были сгруппированы вместе.

28-цилиндровый двигатель Alfa Romeo 1101 с вынесенным двухскоростным нагнетателем. Обратите внимание систему впуска от нагнетателя к цилиндрам. Топливный насос высокого давления и магнето установлены на задней части двигателя. По-видимому, к одному блоку цилиндров прикреплен ограничительный выпускной коллектор

Центробежный водяной насос, скорее всего, установленный в нижней задней части двигателя, пропускал охлаждающую жидкость со скоростью 55000 литров в час. Охлаждающая жидкость представляла собой смесь 70 процентов воды и 30 процентов этиленгликоля. Двойные опоры моторной рамы с демпфированием системы Dynafocal располагались на задней стороне каждого блока цилиндров. Корпус редуктора воздушного винта также имел четыре опоры.

Двигатель получил официальное обозначение Alfa Romeo 1101 RC37/87; Аббревиатура RC означала редукторный (R – Riduttore de giri) и с наддувом (C – Compressore), а 37/87 – критические высоты (в сотнях метров), на которых с использованием двухскоростного нагнетателя достигалась максимальная продолжительная мощность. Двигатель имел диаметр цилиндра 135 мм и ход поршня 125 мм. Это давало двигателю Alfa Romeo 1101 рабочий объем 50,1 литров. Однако, поскольку ход шарнирных тяг был немного длиннее, чем у главного шатуна, то фактический рабочий объем двигателя составлял 50,25 литров. При частоте вращения 2525 об/мин взлетная мощность двигателя составляла 2200 л.с. (1618 кВт). В течение одной минуты двигатель на высоте 2300 метров при 2800 об/мин и первой скорости нагнетателя мог развивать чрезвычайную мощность 2300 л.с. (1692 кВт), а на высоте 9000 метров и на второй скорости нагнетателя – 2150 л.с. (1581 кВт). В течение пяти минут двигатель на высоте 3300 метров при 2700 об/мин и первой скорости нагнетателя мог развивать боевую мощность 2000 л.с. (1471 кВт) и на высоте 8600 метров и на второй скорости нагнетателя – 1900 л.с. (1398 кВт). Максимальную продолжительную мощность 1850 л.с. (1361 кВт) двигатель мог развивать на высоте 3300 метров при 2700 об/мин и первой скорости нагнетателя, на второй скорости нагнетателя и на высоте 8700 метров развивал 1750 л.с. (1287 кВт). Двигатель Alfa Romeo 1101 имел диаметр 1,14 метр и длину 2,47 метра. Без вспомогательного оборудования масса двигателя составляла 1150 кг.

дополнительный охладитель двигателя Alfa Romeo 1101 должен был быть включен во всасывающий воздуховод между нагнетателем и кольцевым коллектором. Обратите внимание на кожух вала, отходящего назад от двигателя для питания нагнетателя

Двигатель Alfa Romeo 1101 был спроектирован и изготовлен на заводе компании в Помильяно-д’Арко (Pomigliano d’Arco), неподалеку от Неаполя. На момент изготовления двигателя Alfa Romeo 1101 Италией у Германии были приобретены лицензии на производство авиамоторов Daimler-Benz DB 601 и DB 605 и компании Alfa Romeo было поручено их серийное производство. Это привело к образованию в 1941 году подразделения Alfa Romeo Avio, которое специализировалось исключительно на производстве авиационных двигателей. Изготовление двигателя Alfa Romeo 1101 было завершено в конце декабря 1941 года, а первые пуски в начале января 1942 года. Во время испытаний двигателя Alfa Romeo 1101 возникли проблемы с воспламенением горючей смеси, в результате которых были повреждены поршни и головки цилиндров. Эти проблемы были вызваны топливом с октановым числом 87 и синхронизацией системы впрыска топлива.

Разработка двигателя продолжалась до начала 1943 года, когда военная обстановка потребовала размещения производственных мощностей подальше от населенных пунктов. Работы по двигателю Alfa Romeo 1101 были переведены в город Армено (Armeno), Пьемонт, расположенный недалеко от границы со Швейцарией. Это перемещение вызвало задержки в работе по программе, которая была приостановлена 8 сентября 1943 года после новостей о перемирии Италии с союзниками. Завод в Армино оказался на территории, которую контролировала Итальянская социальная республика (Repubblica Sociale Italiana), представлявшая собой марионетку гитлеровской Германии. Неясно, были ли работы над двигателем Alfa Romeo 1101 возобновлены или приостановлены, но к середине 1943 года на заводе в Армино размещалась почти вся документация на авиамотор, прототипы двигателей и детали примерно для 20 предсерийных образцов. 18 июня 1944 года все оборудование на заводе Арменто было уничтожено итальянскими партизанами (бойцами сопротивления), чтобы предотвратить его использование немецкими военными.

Дальнейшее развитие двигателя Alfa Romeo 1101 должно было включать двухступенчатый наддув для увеличения номинальной мощности двигателя до 2300 л.с. (1692 кВт). Вероятнее всего этот вариант двигателя должен был включать дополнительный центробежный нагнетатель, встроенный в корпус и установленный непосредственно на задней части картера и механически приводимый в действие от коленчатого вала. Были также проведены исследования в отношении установки на двигатель турбокомпрессора. В турбокомпрессоре двигателя Alfa Romeo 1101 планировалось использовать пять турбин. Три турбины должны были быть размещены в передней части двигателя, чтобы извлекать энергию из выхлопных газов и подавать ее обратно на вал воздушного винта. Остальные две турбины представляли собой турбонагнетатели (первая ступень наддува), расположенные в задней части двигателя для подачи воздуха в центробежный нагнетатель двигателя (вторая ступень наддува). Ожидалось, что двигатель с турбонаддувом будет весить на 20% больше и при этом топливная эффективность возрастет на 15%, а мощность двигателя возрастет до 2600 л.с. (1912 кВт). Однако такие двигатели изготовлены не были.

двигатель Alfa Romeo 1101, установленный на испытательный стенд. На этом снимке хорошо видно расстояние между впускным и выпускным отверстиями. Обратите внимание на две опоры моторной рамы с демпфированием системы Dynafocal у задней части каждого блока цилиндров. Остается неизвестным нагнетатель был удален или закрыт моторной рамой

Другие опытно-конструкторские работы включали в себя увеличение размеров цилиндров (диаметра до 145 мм и хода поршня до 130 мм) и рабочего объема (до 60,1 литров). Также были проведены исследовательские работы по разработке 42-цилиндрового двигателя с шестью цилиндрами в блоке. Некоторые источники указывают, что этот двигатель имел рабочий объем примерно 70 литров. Однако с размерами диаметра и хода поршня цилиндров двигателя Alfa Romeo 1101 рабочий объем 42-цилиндрового двигателя составил был 75,1 литров. Следовательно, размеры диаметра и хода поршня 42-цилиндрового двигателя с рабочим объемом 70 литров остаются неизвестными.

Двигатель Alfa Romeo 1101 планировалось установить, как минимум, на трех проектах самолетов. Первый из них – Alfa Romeo 1902 – по-видимому представлял собой дальнейшее развитие проекта Aeronautica Umbra MB-902 с двумя двигателями, расположенными в центральной части фюзеляжа, и установленными в крыле воздушными винтами, которые были соединены с авиамоторами при помощи удлинительных валов и угловых передач. Второй проект Caproni Vizzola MCT (Monoposto Caccia Trigona/Tr.1207) являлся одноместным истребителем с двигателем, размещенным внутри фюзеляжа позади кабины пилота и вращавшим тянущий пропеллер через удлинительный вал. Третьим проектом был Savoia-Marchetti SM-96 (II) – одноместный истребитель с двигателем, установленным в носовой части фюзеляжа и вращавшим тянущий винт, и с шасси с хвостовым колесом. Ни один из этих проектов не был воплощен в металле.

чертеж в разрезе проекта одноместного истребителя Caproni Vizzola MCT (Monoposto Caccia Trigona), разработанного Эммануэле Тригона (Emmanuele Trigona) и оснащенного двигателем Alfa Romeo 1101

Для двух судовых двигателей компанией Alfa Romeo были использованы узлы авиационного мотора Alfa Romeo 1101. В рядном четырехцилиндровом двигателе Alfa Romeo 1001 был использован блок цилиндров, а в восьмицилиндровом V-образном двигателе Alfa Romeo 1002 использовались два блока цилиндров. Оба двигателя были изготовлены в годы Второй Мировой войны, но ни один из них по-видимому не поступил в серийное производство. Единственная сохранившаяся часть двигателя Alfa Romeo 1101 – это топливный насос, хранящийся в историческом музее компании Alfa Romeo в Арезе (Arese), Италия.

Примечание: Показатели в лошадиных силах (л.с.) в данной статье на самом деле относятся к Cavalli Vapore (CV), что на 1,387% больше, чем стандартная л.с. (100 CV = 98,6 л.с.). Значения в киловаттах (кВт) базируются на CV.

Источники:

1. 1. 1. “Destini incrociati” by Luigi Montanari, epocAuto Anno 14, N.1 (January 2019)
      2. “Le attività aeronautiche in Alfa Romeo fino al 1945” by Fabio Morlacchi, L’Alfa Romeo di Ugo Gobbato 1933-1945, Monografi AISA 92 (2 April 2011)
      3. https://it.wikipedia.org/wiki/Alfa_Romeo_1101
      4. https://www.secretprojects.co.uk/threads/alfa-1101.5117/
      5. https://www.secretprojects.co.uk/threads/savoia-marchetti-sm-96-ii.7636/

источник: https://oldmachinepress.com/2020/11/05/alfa-romeo-1101-28-cylinder-aircraft-engine/