Авиационные двигатели с оппозитными поршнями компании SPA-Faccioli

Аристиде Фаччиоли (Aristide Faccioli) был итальянским инженером. В конце 1890-х годов он увлекся авиацией и работал над разгадкой тайн полетов с использованием энергии силовой установки. В связи с небольшими успехами в данной области Фаччиоли в 1898 году обратился к разработке автомобилей. Он устроился на работу в компанию братьев Сейрано Ceirano GB & C и разработал первый в Италии автомобиль – Welleyes. У компании Ceirano GB & C C не было финансов для организации серийного производства автомобилей, и поэтому для этой цели было создано новое предприятие. Этим предприятием стала компания Fabbrica Italiana Automobili Torino – основа будущего концерна FIAT. Компания FIAT купила права на Welleyes, а также чертежи этого самолета и патенты на него. Welleyes. оснащенный двигателем 3,5 мощностью лошадиные силы, стал первым серийным автомобилем FIAT.

Аристиде Фаччиоли стал первым техническим директором компании FIAT но в 1901 году он уволился, чтобы основать собственную автомобилестроительную компанию. В 1905 году Фаччиоли перешел от производства автомобилей к разработке двигателей. Однако, как только Аристиде Фаччиоли узнал об успешных полетах братьев Райт и других первых пилотов, его внимание вновь переключилось на авиацию. В 1907 году Фаччиоли закрыл свои компании и начал работать над самолетами и авиационными двигателями. В 1908 году в поисках финансовой поддержки Аристиде Фаччиоли посетил близкого друга Маттео Сейрано, который был одним из основателей компании Ceirano GB & C и был соучредителем компании SPA (Società Ligure Piemontese Automobili). Маттео Сейрано и компания SPA поддержали Аристиде Фаччиоли и призвали его продолжать свои работы в области авиации.

Первым двигателем Аристиде Фаччиоли стал SPA-Faccioli N.1, который представлял собой оппозитный двигатель с горизонтальным расположением цилиндров и с системой водного охлаждения. Каждая сторона двигателя имела коленчатый вал, который приводил в движение поршни в четырех отдельных цилиндрах двигателя. К каждому коленчатому валу двигателя N.1 был прикреплен воздушный винт. Коленчатые валы и их пропеллеры вращались в противоположных направлениях (встречное вращение). Если смотреть с задней части двигателя, правый пропеллер вращался по часовой стрелке, а левый – против часовой стрелки. Двухлопастные деревянные пропеллеры были расположены таким образом, что когда один находился в горизонтальном положении, второй находился в вертикальном положении. Использование двух воздушных винтов встречного вращения было попыткой устранить вибрацию двигателя и нейтрализовать крутящий момент винта.

Два коленчатых вала были синхронизированы поперечным валом с конической шестерней; данный поперечный вал проходил вдоль задней части двигателя. К поперечному валу был присоединен распределительный вал, который проходил под двигателем. Распределительный вал приводил в действие впускные и выпускные клапаны, которые располагались в середине каждого цилиндра. Когда два поршня в каждом цилиндре сошлись вместе, воздушно-топливная смесь сжималась. Как только смесь воспламенялась расположенной в середине цилиндра свечой зажигания, расширяющиеся газы толкали поршни назад, работая как любой другой четырехтактный двигатель. N.1 имел диаметр цилиндра 112 мм и ход поршня 150 мм, а два поршня на цилиндр имели эффективный ход 300 мм. Общий рабочий объем двигателя N.1 составлял 11,82 литра, и при частое вращения вала 1200 об/мин мотор развивал мощность 80 л.с. (60 кВт). Масса двигателя составляла 240 кг.

двигатель SPA-Faccioli N.1 с четырьмя цилиндрами, каждый из которых содержит два встречно-движущихся поршни. На задней части двигателя (нижняя часть снимка) находится поперечный вал, соединяющий два коленчатых вала. Обратите внимание на шестерню на поперечном валу, приводившую в движение распределительный вал

Двигатель N.1 был установлен на самолете Faccioli N.1, представлявшем собой триплан с толкающими воздушными винтами. Под управлением Марио Фаччиоли – сына Аристиде Фаччиоли – двигатель и самолет совершили свой первый полет 13 января 1909 года. Марио Фаччиоли быстро потерял управление, и самолет потерпел аварию и был уничтожен. Летчик был ранен, но остался жив. Несмотря на то, что этот полет был коротким, Faccioli N.1 стал первым в истории самолётом итальянского производства, который летал с двигателем, разработанным и построенным в Италии. Неудача не остановила семейство Фаччиоли. Двигатель N.1 был установлен на самолете Faccioli N.2 (биплан с толкающими винтами с передним рулем высоты), и в июне 1909 года Марио Фаччиоли поднял машину в воздух. После нескольких полетов Faccioli N.2 попал в аварию. Как и в предыдущем случае пилот был ранен, а самолёт был уничтожен.

После этих неудач Аристиде Фаччиоли новый двигатель, SPA-Faccioli N.2, который имел много общих черт с его предшественником N.1: водяное охлаждение, встречно-движущиеся поршни, двойные коленчатые валы, поперечный вал с конической шестерней и воздушные винты, вращающиеся в противоположных направлениях. Однако N.2 был одноцилиндровым двигателем. Магнето двигателя приводилось в действие от поперечного вала. Воздухозаборник двигателя N.2 располагался на нижней стороне двигателя, а выхлопные газы выводились с верхней стороны. Двигатель N.2 имел диаметр цилиндра 100 мм, ход одного поршня 130 мм, что давало эффективный рабочий ход 260 мм. Двигатель с общим рабочим объемом 4,08 литра при частоте вращения валов 1200 об/мин развивал мощность 20 л.с. (15 кВт) и при 1500 об/мин – 25 л.с. (19 кВт). Масса двигателя составляла 48 кг.

на данном снимке двигателя SPA-Faccioli N.2 (вид сзади) хорошо показано, что N.2 был намного более совершенным, чем N.1. Обратите внимание на магнето, приводимое в движение поперечным валом, п зубчатую передачу, расположенную нижу и также приводимую в движение поперечным валом

Двигатель N.2 устанавливался на самолет Faccioli N.3, который имел схожую с самолетом Faccioli N.2 компоновочную схему, но был меньших размеров и не имел переднего руля высоты. Летчиком-испытателем самолета Faccioli N.3 снова был Марио Фаччиоли, и он впервые поднял машину в воздух 12 февраля 1910 года. В течение февраля и марта было совершено много испытательных полетов. 26 марта 1910 года во время полета у двигателя оторвался один винт и повредил самолет. В последовавшей аварии Марио Фаччиоли получил ранения, а его самолет был поврежден. Летом того же гола пилот с самолет вновь поднялись в воздух, а в это время Аристиде Фаччиоли работал над новой конструкцией самолета.

Марио Фаччиоли сидит на сиденье пилота самолета Faccioli N.3; 1910 год. Обратите внимание на крышки над коническими шестернями поперечного вала двигателя N.2. Поскольку пропеллеры вращались в противоположных направлениях, то когда один из них был в вертикальном положении, то другой – в горизонтальном

Двигатель N.2 был установлен на самолет Faccioli N.4, являвшийся дальнейшим развитием линейки самолетов конструкции Аристиде Фаччиоли. В июле 1910 года самолет впервые поднял в воздух Марио Фаччиоли. 15 октября 1910 года Марио Фаччиоли использовал самолёт Faccioli N.4 для получения итальянского лётного свидетельства пилота (№21). Это был первый случай, когда для получения лицензии пилота использовался самолет, спроектированный и изготовленный в Италии.

Для своего следующего самолета Faccioli N.5 Аристиде Фаччиоли потребовался двигатель большей мощности. Новый двигатель SPA-Faccioli N.3 был создан на основе опыта, полученного при разработке предыдущих двигателей. Двигатель снова имел водяное охлаждение, встречно-движущиеся поршни, двойные коленчатые валы (синхронизированные поперечным валом с конической передачей), которые приводили в движение гребные винты, вращавшиеся в противоположных направлениях. Однако расположение цилиндров двигателя SPA-Faccioli N.3 было уникальным. По сути, N.3 состоял из двух V-образных четырехцилиндровых двигателей, установленных горизонтально и соединенных между собой камерами сгорания. Цилиндры всего двигателя имели ромбовидную форму, причем цилиндры были расположены под углом 20 градусов относительно коленчатого вала. Это придавало цилиндрам изгиб в 160 градусов в центральной части. Технически поршни больше не имели общего цилиндра, но цилиндры по-прежнему имели общую камеру сгорания. Некоторые источники определяют N.3 как четырехцилиндровый с оппозитными поршнями, а другие источники определяют его как восьмицилиндровый двигатель, в котором противоположные пары цилиндров имеют общую камеру сгорания.

на этом виде сзади двигателя SPA-Faccioli N.3 хорошо видно, что у него было много общих черт с двигателем N.2. Однако обратите внимание на 20-градусный угол отклонения от горизонтали цилиндров, отходящих от коленчатых валов. Распределительный вал приводился от поперечного вала и проходил через двигатель. Два толкающих стержня выходят из верхней и нижней частей распределительного вала. Черные заглушки в центре цилиндров закрывают отверстия для свечей зажигания (Снимок У. Р. Пирса [W. R. Pearce])

Два магнето приводились в движение от поперечного вала в задней части двигателя N.3. Магнето зажигали по одной свече зажигания, приходившейся на пару цилиндров. В зависимости от цилиндра свечи зажигания располагались либо в передней части двигателя, либо в задней. Поперечный вал также приводил в движение короткий распределительный вал, который проходил через ромб между цилиндрами. С помощью толкающих стержней и качающихся рычагов приводились в действие по одному впускному и одному выпускному клапану для каждой пары цилиндров. Впускной коллектор, установленный в передней части двигателя, подавал воздух и топливо в правую часть двигателя, а выхлопные газы выводились из левой части авиамотора. Двигатель N.3 имел диаметр цилиндра 75 мм и ход поршня 150 мм, и общий рабочий объем двигателя составлял 5,3 литров. При частоте вращения 1200 об/мин двигатель развивал мощность 40 л.с. (30 кВт) и 50 л.с. (37 кВт) при 1600 об/мин. Масса двигателя N.3 составляла 90 кг.

в левой части снимка виден впускной коллектор двигателя SPA-Faccioli N.3; выпускные отверстия находились справа от клапанов. Обратите внимание на распределительный вал, проходящий через двигатель, и толкающие стержни, которые приводили в действие клапаны. На передней стороне двигателя были размещены две свечи зажигания

Изготовление двигателя N.3 было завершено в начале 1911 года, но что касается самолета Faccioli N.5, то он построен не был. Двигатель N.3 был установлен на самолете N.4, и Марио Фаччиоли продолжил свою работу в качестве главного пилота. В июне 1911 года во время туринской авиационной недели (Settimana Aerea Torinese) самолет Faccioli N.4, оснащенный двигателем N.3, участвовал в различных соревнованиях. 25 июня 1911 года, в последний день соревнований, механическая неисправность самолета привела к крушению. Как и в предыдущих авариях, Марио Фаччиоли был ранен, а самолет уничтожен.

самолет Faccioli N.4 изначально оснащался двигателем SPA-Faccioli N.2. В 1911 году был установлен восьмицилиндровый двигатель SPA-Faccioli N.3. Данный снимок был сделан в 1911 году. Марио Фаччиоли сидит на сиденье пилота, самолет оснащен двигателем N.3

Остается неясным, было ли завершено изготовление самолета Faccioli N.5. Участие Аристиде Фаччиоли в авиации, казалось, пошло на убыль после крушения самолёта N.4. Фактически, последний двигатель SPA-Faccioli, возможно, был развитием N.3, разработанным исключительно инженерами компании SPA без особого участия Аристиде Фаччиоли.

Построенный в конце 1911 или начале 1912 года двигатель SPA-Faccioli N.4 представлял собой увеличенный и усовершенствованный двигатель N.3. В двигателе N.4 восемь цилиндров снова были расположены в ромбовидной конфигурации, под углом 20 градусов к коленчатым валам и 160 градусов к камерам сгорания. Каждая противоположная пара цилиндров имела общую камеру сгорания. Каждая пара цилиндров теперь имела по две свечи зажигания, и они приводились в действие двумя магнето, каждый из которых приводился в движение непосредственно с задней стороны каждого коленчатого вала. Поперечный вал, синхронизирующий коленчатые валы, также использовался в качестве распределительного вала. В задней части двигателя поперечный вал приводил в движение толкающие стержни, которые воздействовали на качающиеся рычаги, установленные в верхней и нижней частях двигателя. Каждый из качающихся рычагов приводил в действие по одному впускному и выпускному клапану на пару цилиндров; клапаны были расположены у центральной части двигателя. Впускной коллектор располагался позади двигателя, слева от центра. Коллектор подавал воздушно-топливную смесь в канал, который был расположен в отлитом цилиндре и проходил с левой стороны клапанов. Выхлопные газы выводились вправо от клапанов.

SPA-Faccioli N.4 стал последним в линейке двигателей конструкции Аристиде Фаччиоли. Магнето можно увидеть позади двигателя; каждый из них приводился в действие с задней стороны коленчатого вала. Обратите внимание, что на каждую пару цилиндров приходилось по две свечи зажигания (Снимок У. Р. Пирса)

Двигатель N.4 имел диаметр цилиндра 95 мм и ход поршня 150 мм, и общий рабочий объем двигателя составлял 8,5 литров. При частоте вращения 1200 об/мин двигатель развивал мощность 80 л.с. (60 кВт) и 90 л.с. (67 кВт) при 1600 об/мин. Двигатель N.4 имел ширину 1,38 метра, длину 0,82 метра и высоту 0,57 метра, а его масса составляла 200 кг. Не было обнаружено никакой информации, указывающей на то, что двигатель был установлен на каком-либо воздушном судне.

Выжив в таком количестве аварий Марио Фаччиоли исчерпал свой лимит везения, и в марте 1915 года погиб в авиакатастрофе. Тип самолета, погубившего летчика, остается неизвестным. Аристиде Фаччиоли так и не добился успеха, к которому стремился, и так и не оправился от гибели сына. Он покончил с собой 28 января 1920 года.

Двигатели SPA-Faccioli N.3 и N.4 сохранились и экспонируются в расположенном в Винья-ди-Валле музее истории военной авиации (Museo Storico dell’Aeronautica Militare). Двигатель N.4 выставлен в музее прикладных искусств и наук, музейный центр изучения, Касл-Хилл (Castle Hill), Австралия. В музее двигатель указан как «300 hp, model 2-A», что, несомненно, путает восьмицилиндровый двигатель SPA-Faccioli с рядным восьмицилиндровым двигателем SPA Type 2-A. Кроме того, на подставке N.4 расположен в перевернутом виде.

на виде сзади двигателя SPA-Faccioli N.4 показано, что поперечный вал также действовал как распределительный вал и непосредственно приводил в движение толкающие стержни. Клапаны на переднем плане предназначены для впуска. Отверстие для впускного коллектора можно увидеть только в центре двигателя. Обратите внимание на крепления для магнето и на то, что двигатель перевернут на подставке (Снимок Музея прикладных искусств и наук)

Источники:

• • • Origin of Aviation in Italy by Piero Vergnano (1964)
    • Aeronuatica Militare Museo Storico Catalogo Motori by Oscar Marchi (1980)
    • Jane’s All the World’s Aircraft 1912 by Fred T. Jane (1912/1968)
    • http://collection.maas.museum/object/206770
    • http://www.treccani.it/enciclopedia/aristide-faccioli_(Dizionario-Biografico)/
    • http://it.wikipedia.org/wiki/Aristide_Faccioli

источник: https://oldmachinepress.com/2017/07/05/spa-faccioli-opposed-piston-aircraft-engines/

перевод впервые опубликован — https://vk.com/@710541705-aviacionnye-dvigateli-s-oppozitnymi-porshnyami-kompanii-spa