Авиационные двигатели компании MAN. Часть 1
Данный материал был переведен уважаемым коллегой NF и доработан мной. Перевод был выполнен в июле 2020 года.
Содержание:
Предисловие редакции: В 2008 году группа MAN отпраздновала 250-летний юбилей своего основания. Мало кому известно, что это успешное в течение столетий немецкое промышленное предприятие во время Первой Мировой войны и в 1930-е годы разрабатывало и производило авиационные двигатели.
MAN: эти три буквы символизируют огромный успех дизельных двигателей. Заслугой этого краеугольного камня немецкой промышленности является тот факт, что в компании MAN в 1892-1897-х годах был разработан, изготовлен и после продолжительного этапа доводки запущен в серийное производство многоцелевой экономичный двигатель. После триумфального использования дизелей MAN в водном и сухопутном транспорте использование двигателей данного типа в воздухоплавании было лишь вопросом времени.
Разработка авиационных двигателей на заводе компании MAN в Аугсбурге
Уже осенью 1914 года руководство компании MAN в лице Имануэля Лаустера (Imanuel Lauster) и Антона фон Риппеля (Anton von Rieppel) проанализировало возможность использования расположенного в Аугсбурге завода компании в производстве авиационных двигателей. В качестве примера служил мюнхенский моторостроительный завод компании Rapp. На тот момент в руководстве компании MAN не было планов закрепиться в быстрорастущей области деятельности как авиация. Как это часто бывает в истории техники, война внесла свои коррективы. В середине Первой Мировой войны по заказу Инспекции ВВС (Inspektion der Fliegertruppe; Idflieg), Берлин-Шарлоттенбург (Berlin-Charlottenburg), в Аугсбурге компанией MAN была начата разработка авиационных двигателей. Заказ был выдан Idflieg в рамках так называемой программы Гинденбурга, предусматривавшей увеличение объемов производства немецких авиационных двигателей. Другие немецкие машиностроительные компании также получили от Idflieg заказы даже если они не имели опыта работ в моторостроении.
завод компании MAN, расположенный в Аугсбурге на улице Штадтбах (Stadtbach-Straße); 1917/1918 годы. Снимок компании MAN
Первые проектно-конструкторские работы по созданию шестицилиндрового рядного двигателя были начаты 16 мая 1916 года. Внутрифирменное обозначение двигателей данного типа было F-1417, военное обозначение – Mana III. Разработчики стремились получить мощность 175 л.с. при 1400 об/мин. На двигателе с диаметром цилиндра 140 мм и ходом поршня 170 мм были установлены два карбюратора Pallas. Отлитый из легкого сплава картер двигателя разделялся посередине. С картером соединялись отдельные одноструйные цилиндры (*Einzelstrahlzylinder) и общая для всех цилиндров головка. Каждый цилиндр имел по одному впускному и выпускному клапану, которые были связаны с расположенным сверху распределительным валом, который приводился в действие коленчатым валом. Первоначально использовались поршни из серого чугуна с тремя уплотнительными и двумя маслосъемными поршневыми кольцами. Позднее стали использовать алюминиевые поршни собственного производства.
двигатель Mana III/F1417. Только небольшое количество двигателей данного типа устанавливалось на учебных самолетах авиастроительной компании Bayerischen Flugzeugwerke
С конструктивной точки зрения двигатель F-1417 был сильно похож на очень успешные рядные шестицилиндровые двигатели Daimler D III. Степень сжатия двигатель Mana III составляла 5,7:1, удельный расход топлива 283 г/(кВт×ч), расход масла 8,9 г/(л.с.×ч). Испытания были проведены в Берлине Немецким научно-исследовательским авиационным институтом (Deutsche Versuchsanstalt fur Luftfahrt; DVL), в ходе которых возникли проблемы со вспомогательным оборудованием. После испытаний двигатель был переконструирован в вариант F-B 1417. Авиамотор получил насос для откачки масла, а также приводы для пулеметов и генератора радио. Магнето были расположены выше и поперек двигателя, благодаря чему они могли приводиться в действие коленчатым валом при помощи конических зубчатых передач. Данное технические решение использовали и другие немецкие моторостроительные компании. Теперь насос охлаждающей жидкости приводился не от коленчатого вала, а через конические зубчатые передачи от вспомогательного приводного вала, располагавшегося в нижней части картера. Следствием этого стало перемещение масляного насоса вперед. Как следует из датированного 29 апреля 1918 года протокола приемочных испытаний мощность и максимальные обороты двигателя остались неизменными: 175 л.с. при 1400 об/мин. В этот раз испытания двигателя прошли без проблем.
Поперечное сечение двигателя Mana III (F1417), развивавшего мощность 175 л.с.
Первый заказ Idflieg компании MAN включал 250 двигателей. Специалист в области моторостроения Якоб А. Жиль (Jakob A. Gilles) так пишет об этом:
«В годы войны компания MAN, опираясь на большой опыт создания двигателей для подводных лодок, была единственной компанией-новичком в авиационном моторостроении, сумевшей создать авиамотор, который без проблем прошел испытания».
Служба двигателя началась на легком бомбардировщике-разведчике BFW CL II, созданном баварской авиастроительной компанией Bayerischen Flugzeugwerke AG (BFW). Был построен единственный экземпляр этого опытного самолета. Компания MAN поставила двигатель, оснащенный понижающим редуктором для воздушного винта; редуктор устанавливался непосредственно перед валом двигателя. Этот редукторный вариант двигателя получил внутрифирменное обозначение F-C 1417.
опытный легкий бомбардировщик-разведчик BFW CL II. В июле 1918 года на этом самолете, изготовленном в единственном экземпляре, был установлен и испытан двигатель Mana III
В начале 1918 года мощность моторов Mana III уже не соответствовала новым требованиям, предъявляемым к авиационным двигателям. В целях соответствия новым требованиям было решено улучшить высотные характеристики двигателя за счет увеличения диаметра цилиндра и хода поршня с 140/170 мм до 162/175 мм. Заводское обозначение этого двигателя было F 1617, военные присвоили ему обозначение Mana III v. Литера «v» была сокращением слова «vergrößert» (увеличенный). Двигатель имел не только плотную компоновку и приемлемые размеры, это был полноценным высотным двигателем с номинальной мощностью 185 л.с. на высоте 3000 метров. На уровне моря двигатель развивал максимальную мощность 280 л.с.. По конструкции этот двигатель был аналогичен F-B 1417. Из-за больших по размерам цилиндров каждый цилиндр получил по 2 впускных и по 2 выпускных клапана. Вспомогательные приводы был расположены аналогично расположению приводов на двигателе F-B 1417.
Конец Первой Мировой войны перечеркнул расчеты компании MAN, и запланированные 60-ти часовые испытания опытного образца двигателя в DVL проведены не были. К этому времени в компании MAN основное внимание уделяли алюминиевым поршням нового типа. Первоначально эти поршни были ненадежны в эксплуатации, он тем не менее, была продемонстрирована хорошая работа двигателя на высоте.
Для высотных испытаний никакие издержки не были чрезмерными. Нельзя было довольствоваться результатами испытаний двигателя BMW IIIa, проведенных в камере низкого давления DVL, Берлин-Адлерсхофе (Berlin-Adlershof), поскольку данная камера могла обеспечить разрежение, которое соответствовало плотности воздуха на высотах до 1800 метров. Значительно больше следовало ориентироваться на то, что делала компания по производству авиационных двигателей Maybach в Вендельштайне (Wendelstein), Байришцелл (Bayrischzell). В Вендельштайне в реальных условиях, подобных тем, что имеют место на больших высотах, проводились испытания двигателя торможением и измерения расходов топлива. Во время высотных полетов двигатель Mana III v, установленный на одноместном истребителе Pfalz D XIIa, позволил самолету подняться на высоту 7000 метров за 29-30 минут.
в Вендельштайне компания Maybach установила испытательный стенд для тестирования двигателей. На данном стенде компания MAN, равно как и другие моторостроительные компании, испытывала свои высотные двигатели
на D XII – новой модели истребителя компании – Pfalz в 1918 году проводились высотные летные испытания двигателя MAN Mana III v. Один истребитель Pfalz D XII является экспонатом парижского авиационного музея
10-цилиндровый авиационный двигатель
Летом 1917 года немецкие летчики были неприятно удивлены: самолеты союзников с новым французским авиационным двигателем Hispano Suiza V-8 демонстрировали ее превосходство при воздушных боях. Ответом должен был стать столь же мощный двигатель, и многие немецкие моторостроительные компании получили от военных властей заказы на разработку такого двигателя. Военными властями было высказано пожелание по образцу французского двигателя ввести в конструкцию нового немецкого авиамотора такие технические решения как использование редуктора, увеличение числа оборотов вала двигателя и V-образное расположение блоков цилиндров. Помимо этого новый двигатель должен был иметь более плотную компоновку и меньшие размеры по сравнению с рядным шестицилиндровым двигателем Maybach Mb IVa. В декабре 1917 года в Аугсбурге инженеры компании MAN начали проектно-конструкторские работы по созданию нового авиамотора. Из нескольких представленных предварительных проектов выбрали V-образный 10-цилиндровый двигатель с углом развала цилиндров 72 градуса. Диаметр цилиндра нового двигателя составлял 140 мм, ход поршня – 190 мм. При 1350 об/мин. на высоте 3000 метров двигатель должен был развивать мощность 350 л.с.. Расчетная мощность на уровне земли была равна 600 л.с.. Как стало известно позднее, двигатель имел массу 600 кг. Степень сжатия двигателя вновь была выбрана 5,7:1. Уже первые проектные работы привели к пониманию того, что для получения заданной мощности, размеры цилиндропоршневой группы были малы. В конце марта 1918 года диаметр цилиндров и ход поршня сначала увеличили до 160/190 мм, а затем пришли к окончательному варианту с диаметром цилиндра 175 мм и ходом поршня 190 мм. В компании MAN двигателю было присвоено обозначение F1719, в то время как военные дали ему обозначение Mana V. По своей конструкции цилиндры были аналогичны шестицилиндровому варианту двигателя. Вследствие увеличения размеров цилиндров на каждом из них было по два впускных и по два выпускных клапана. Углы между кривошипами коленчатого вала (Kurbelwellenkröpfungen) стали меньше 72 градусов. Изготовление этого двигателя затянулось, и провести его испытания двигателя до окончания Первой Мировой войны не было никакой возможности. Испытания были запланированы на февраль 1919 года. Два двигателя, находившихся на этапе сборки, были переданы союзникам в качестве трофеев. С окончанием в ноябре 1918 года Первой Мировой войны производство авиационных двигателей в компании MAN завершилось.
10-цилиндровый двигатель MAN Mana V был способен развивать мощность 350 л.с.. Были собраны 2 прототипа
Лицензионное производство авиационных двигателей
Наряду с разработкой авиационных двигателей на заводе в Аугсбурге Idflieg в 1916 году потребовала от компании MAN приступить на нюрнбергском заводе к лицензионному производству шестицилиндрового рядного двигателя водяного охлаждения Argus As III. Испытания опытных образцов этого 180-сильного двигателя должны были проводиться в декабре 1917 года. Однако из-за поломки подшипника они были прекращены и повторно были проведены в феврале 1918 года. Во время повторных испытаний двигателя была зарегистрирована его средняя мощность 181 л.с.. Остается неизвестным на самолетах каких типов устанавливались эти лицензионные двигатели; также неизвестно и количество произведенных авиамоторов. В конце Первой Мировой войны на нюрнбергском заводе компании MAN планировалось организовать лицензионное производство двигателей Maybach Mb IVa. Подробности относительно планов организации лицензионного производства двигателей Maybach Mb IVa установить невозможно. По настоянию авиационного командования Военного министерства в последний военный год двигатели Maybach Mb IVa планировалось производить на заводах Gasmotoren-Fabrik Deutz (Кельн), Güldner-Motorengesellschaft (Ашаффенбург; Aschaffenburg), Opel (Рюссельсхайм; Rüsselsheim), Stoewer-Werke (Штеттин) и на Zahnradfabrik Seebacher Maschinenbau AG в Зеебах (Seebach), неподалеку от Цюриха.
высотные двигатели Maybach Mb IVa планировали собирать в цехах компании MAN
дирижабельные двигатели Maybach Mb IVa должны были изготавливаться по лицензии на предприятии компании MAN в Нюрнберге
Во второй части нашего материала читайте как выглядел дальнейший путь компании MAN в авиационном моторостроении и как после Первой Мировой войны компания хотела использовать дизельные двигатели в авиации.
источник: Helmut Schubert «Die Flugmotoren der MAN» «Flugzeug classic» 01/2009, стр.44-48
