В апреле 1926 года компания Curtiss Airplane and Motor Company (Curtiss) инициировала исследование конструкции авиационного двигателя воздушного охлаждения мощностью 600 л.с. (447 кВт). Разрабатываемый авиадвигатель должен был иметь минимальную площадь лобовой поверхности при минимально возможной длине. Были рассмотрены и отклонены следующие конфигурации: 9-цилиндровый однорядный радиальный, 14-цилиндровый двухрядный радиальный, 12-цилиндровый V-образный и 16-цилиндровый X-образный двигатель. Выбранная конструкция представляла собой довольно необычный 12-цилиндровый двигатель, который в компании Curtiss был назван «шестиугольником». Данный двигатель был реализован в металле и получил обозначение Curtiss H-1640 Chieftain.
Двигатель Curtiss H-1640 был разработан Артуром Ликом (Arthur Leak) и Артуром Наттом (Arthur Nutt). «Шестиугольная» конструкция авиамотора Chieftain представляла собой комбинацию радиального и V-образного двигателей. Выбор компоновки заключался в объединении сильных сторон двигателей обеих конфигураций: легкость и малую длину радиальных двигателей с малой высотой и высокими (для того времени) оборотами рядных V-образных двигателей.
Конструктивно Chieftain представлял собой 12-цилиндрвый V-образный двигатель, который был «разрезан» на три секции, каждая из которых представляла собой четырехцилиндровый V-образный двигатель. Все три секции были размещены радиально под углом 120 градусов друг относительно друга (углы между каждым из блоков цилиндров составлял 60 градусов). Конечным результатом стал обычный двухрядный 12-цилиндровый радиальный двигатель. H-1640 напоминал обычный радиальный двигатель за исключением того, что второй ряд цилиндров находился непосредственно позади первого.
Каждая четырехцилиндровая V-образная секция имела выпускные отверстия цилиндров внутри развала рядов цилиндров и впускные отверстия снаружи. Каждая рядная пара цилиндров имела собственный впускной канал и сдвоенные верхние распределительные валы, заключенные в общую клапанную крышку. Распределительные валы приводились в движение через один вертикальный вал при помощи передачи, расположенной в передней части двигателя. На каждый цилиндр приходилось по четыре клапана.
Охлаждающий воздух направлялся через выпускной патрубок каждой четырехцилиндровой секции; там он встречался с перегородкой, установленной в задней части двигателя и прикрепленной к капоту. Эта перегородка отклоняла воздух и заставляла его проходить между установленными в ряд цилиндрами и за задним цилиндром. Затем воздух поступал к впускным отверстиям V-образной секции, которые были перекрыты спереди. Из капота воздух выходил через жалюзи, расположенные над впускным клапаном.
Curtiss H-1640 Chieftain был «шестиугольным» «рядно-радиальным» двигателем. Снимок слева был сделан в 1927 году. Надпись «Curtiss Hexagon» нанесена на крышку клапанов. Перед каждой парой цилиндров находится корпус для вертикального вала, который приводил в движение верхние распределительные валы. Снимок справа был сделан в 1932 году и показывает более совершенный двигатель с надписью «Curtiss Chieftain» на крышках клапанов. Обратите внимание на дополнительные охлаждающие ребра, окружающие свечи зажигания. На обоих снимках показана перегородка в задней части каждой V-образной секции принудительно подавала охлаждающий воздух к впускным отверстиям V-образной секции
Поршни были алюминиевыми и работали в стальных корпусах цилиндров. Стальные корпуса были привинчены и усажены в литые алюминиевые цилиндры со встроенными ребрами охлаждения. Из патента США 1962246, Артуром Ликом в 1931 году, следует, что каждый из шатунов двигателя Chieftain состоял из двух половин, которые были скреплены болтами. Каждая половина состояла из одного главного стержня и двух шарнирных тяг.
Диаметр цилиндра двигателя H-1640 Chieftain составлял 5,625 дюйма (143 мм), ход поршня – 5,5 дюйма (140 мм), что давало общий рабочий объем 1640 куб. дюймов (26,9 л). Максимальный диаметр двигателя составлял 45,25 дюйма (1,15 м). Однако был использован специальный капот, обрезанный таким образом, чтобы головки клапанов и выхлопные патрубки выступала наружу. Диаметр данного капота был меньше диаметра двигателя и составлял 39 дюймов (0,99 м). Двигатель Chieftain имел длину52,3 дюйма (1,33 м) и весил 900 фунтов (408 кг). Коэффициент сжатия двигателя составлял 5,2:1. При 2200 оборотах в минуту двигатель развивал мощность 600 л.с. (447 кВт), но способен развивать до 615 л.с. (459 кВт). При частоте вращения вала двигателя 2330 оборотов в минуту, он развивал мощность 653 л.с. (487 кВт). Авиамотор был оснащен нагнетателем центробежного типа, который позволял двигателю поддерживать мощность, развиваемую на уровне моря, до высоты 12000 футов (3658 м). У всех изготовленных двигателей Chieftain воздушный винт устанавливался непосредственно на вал авиамотора, но в компании разрабатывался вариант, оснащенный редуктором. Кроме того, в конструкторском бюро компании были выполнены некоторые проектные работы по разработке четырехрядной 24-цилиндровой версии мощностью 1200 л.с. (895 кВт).
Поскольку двигатель имел четное количество цилиндров в каждом ряду, был разработан уникальный порядок зажигания, который чередовался между передним и задним рядами. Если смотреть на двигатель сзади, то цилиндры были пронумерованы, начиная с блока цилиндров в положении «9 часов» и далее по часовой стрелке вокруг двигателя. Задний ряд цилиндров имел нечетные номера, а передний ряд цилиндров был четным, так что задний цилиндр блока цилиндров в положении «9 часов» имел номер 1, а передний – номер 2. Первоначальный порядок работы цилиндров был следующим: 1, 10, 5, 7, 4, 11, 8, 3, 12, 2, 9, 6, но позднее с целью сгладить работу двигателя был изменен на 1, 10, 5, 2, 9, 11, 8, 3, 12, 7, 4, 6.
Двигатель H-1640 Chieftain впервые был испытан на стенде в 1927 году, а в апреле 1928 года в воздух поднялся экспериментальный самолет Curtiss XO-18 – оснащенный двигателем H-1640 и переименованный O-1B Falcon. В ходе испытаний было установлено, что XO-18, оснащенный двигателем H-1640, превосходит стандартный Falcon с двигателем жидкостного охлаждения Curtiss D-12 в наборе высоты и имеет более высокий практический потолок. Кроме того, максимальная скорость двух самолетов была одинаковой, что было неслыханно для того периода времени, когда самолеты с жидкостным охлаждением двигателей были быстрее, чем их аналоги с двигателями воздушного охлаждения. Однако у двигателя H-1640 Chieftain возникли проблемы с охлаждением, и в июле 1930 года самолет восстановлен в первоначальном варианте O-1B Falcon.
сравнение носовых частей самолетов Curtiss XO-18 с двигателем H-1640 (слева) и стандартного O-1B Falcon с рядным двигателем жидкостного охлаждения D-12 (справа). Обратите внимание, что, хотя двигатель Chieftain имеет большую ширину, он хорошо вписан в фюзеляж, имеет меньшие длину и высоту по сравнению с Curtiss D-12
во время службы летающим испытательным стендом двигателя Chieftain самолет Curtiss O-1B Falcon был переименован в XO-18. Обратите внимание на крышки клапанов и выхлопные патрубки, выступающие из-под капота двигателя
Компания Thomas-Morse также отреагировала на заинтересованность армии США в использовании двигателя Curtiss H-1640. Прототип истребителя Viper был изготовлен компанией с использованием двигателя Chieftain. В июне 1929 года прототип Thomas-Morse Viper под обозначением XP-13 прошел испытания на авиабазе Райт-Филд. В ходе испытаний был обнаружен перегрев авиамотора H-1640, и был предложен новый капот для обеспечения адекватного охлаждения двигателя. Новый капот имел увеличенные отверстия, а перекрытые секции были расположены под углом, чтобы в отверстия поступало больше воздуха. Однако перегрев двигателя сохранился. XP-13 испытывался до сентября 1930 года, когда был установлен двигатель Pratt & Whitney R-1340C и самолет получил новое обозначение XP-13A. Несмотря на то, что авиамотор R-1340C был не таким мощным, он был легче и не имел проблем с охлаждением, присущих двигателю Chieftain. Во время испытаний было установлено, что XP-13A на 15 миль в час (24 км/ч) быстрее, чем XP-13 с двигателем Chieftain. В компании Curtiss планировали изготовить истребитель Viper под обозначением XP-14, но двигатель H-1640 уже был лишен поддержки, и потому самолет построен не был.
опытный истребитель Thomas-Morse XP-13 Viper, оснащенный двигателем Curtiss H-1640 Chieftain и модифицированным капотом; вид сбоку. Обратите внимание на размещенные в капоте жалюзи, предназначенные для выходя охлаждающего воздуха
сравнение первоначального (слева) и модифицированного (справа) капотов опытного истребителя XP-13. Передняя часть капота была расширена с установленной под углом передней кромкой. Блокирующие пластины между отверстиями расположены под углом, чтобы направлять воздух в увеличенные отверстия
снимки крупным планом модифицированного капота двигателя Chieftain, установленного на опытном истребителе Thomas-Morse XP-13. На снимке слева показан угол расположения блокирующих пластин. Обратите внимание на шесть, а не на восемь выхлопных патрубков верхних цилиндров. Два последних патрубков объединены и выходят общим патрубком через отверстие в задней части капота
В 1930 году еще один двигатель Chieftain был установлен на втором прототипе флотского истребителя Curtiss XF8C-1. Самолет, оснащенный двигателем H-1640, был известен под обозначением Curtiss XOC3. Этот самолет также страдал от перегрева двигателя. Двигатель Chieftain оставался установленным на XOC3 до тех пор, пока в апреле 1932 года самолет не был исключен из инвентарной ведомости ВМС США.
второй прототип флотского истребителя Curtiss XF8C-1 был оснащен двигателем H-1640 Chieftain и переименован в XOC3
В октябре 1928 года армия США заказала три самолета Curtiss P-6 Hawk с двигателем H-1640; этим машинам было присвоено обозначение XP-11. Однако вскоре после размещения заказа стали известны проблемы с охлаждением двигателя Chieftain и что его доводка была прекращена. Самолеты с этими двигателями так и не были построены.
В общей сложности было изготовлено восемь двигателей, из которых шесть предназначались для армейской авиации и два для авиации флота. Хотя конструкция Chieftain двигателя была проблематичной, событие, которое непосредственно привело к отсутствию поддержки и окончательному отказу от этого авиамотора стало слияние компаний Curtiss Aeroplane and Motor Company и Wright Aeronautical, состоявшееся в июле 1929 года. После слияния компаний создание двигателей с жидкостным охлаждением было оставлено за компанией Curtiss, тогда как двигатели с воздушным охлаждением – за компанией Wright. Вследствие этого отпала необходимости в двигателе воздушного охлаждения Chieftain довольно сомнительной конструкции. Однако концепция «шестиугольника» была использована в двигателе Wright H-2120. Другими шестиугольными двигателями были SNCM 137, Junkers Jumo 222 и серия авиационных двигателей конструкции Добрынина.
Сообщается, что по крайней мере один двигатель Curtiss H-1640 Chieftain уцелел и находится на хранении в Гарбер-центре Национального музея авиации и космонавтики в Сильвер-Хилл, штат Мэриленд.
Источники:
- Modern Aviation Engines, Volume 2 by Victor Page (1929)
- “The Curtiss ‘Chieftain’ Engine,” Flight by Erik Hildeshim (14 June 1928)
- Dyke’s Aircraft Engine Instructor by A.L. Dyke (1929)
- Aerosphere 1939 by Glenn Angle (1940)
- Curtiss Aircraft 1907-1947 by Peter Bowers (1979/1987)
- American Combat Planes of the 20th Century by Ray Wagner (2004)
- Fighters of the United States Air Force by Dorr and Donald (1990)
- General Dynamics Aircraft and their Predecessors by John Wegg (1990)
источник: https://oldmachinepress.com/2012/11/09/curtiss-h-1640-chieftain-aircraft-engine/
перевод впервые опубликован — https://vk.com/@710541705-aviacionnye-dvigateli-curtiss-h-1640-chieftain-ssha
