Британские H-образные. Часть 2. Napier Rapier и Dagger

Еще одна статья из ЖЖ нашего уважаемого коллеги p_d_m.

Фирма Napier (D. Napier & Son Limited) очень любила эксперименты в моторостроении. На ее счету W-образный Napier Lion, монструозный X-образный Napier Cub, именно Нэпир купила лицензию на незаурядный немецкий авиадизель Junkers Jumo 204 (выпускался как Napier Culverin), а треугольный Napier Deltic — это вообще песня двигателестроения.

Конструктор всех трех H-образных моторов от фирмы Нэпир — весьма незаурядная личность Frank Halford. В 20х он предложил свою разработку Д.Нэперу, и тот конечно не смог отказаться. Вот так в стенах этой контры появились Rapier, Dagger и Sabre. Имя Халфорда нередко упоминается в литературе и рекламе 30х в именовании этих авиамоторов, например так: Halford-Napier Dagger. 

Napier Rapier

Основная идея первого двигателя семейства — Napier Rapier — много цилиндров маленького объема, применение которых позволит снять больше мощности при больших оборотах. Для реализации этой идеи логичным выбором стала схема Н-мотора. 

Ценный комментарий vasillich

Логика тут простая — при уменьшении объема цилиндра (и соответственно количества топливной смеси и следовательно, количества тепла, выделяемого при сгорании) уменьшается тепловой поток через поршень и головку цилиндра. Соответственно головка и поршень имеют меньшую температуру и поэтому у таких двигателей меньше склонность к детонации, и следовательно, можно поднять степень сжатия, а это увеличивает КПД двигателя.

Например, у цилиндров с объемом 400 куб. см максимально степень сжатия можно поднять до 9-10 (на 95 бензине), а на мотоциклетных двигателях, с объемом цилиндра до 100 куб.см степень сжатия 16 не редкость.

Тут еще один аспект надо иметь ввиду: при использовании наддува, что бы двигатель не детонировал, приходится степень сжатия снижать. Есть даже специальная формула Помероя, для определения во сколько раз нужно снизить степень сжатия при увеличении давления наддува.

Ну и снижение сил инерции тоже очень хорошо — меньше поршень, меньше его вес, можно увеличивать обороты двигателя без опасения возникновения резонансных явлений в коленчатом валу.

Поэтому двигатель с цилиндрами сравнительно небольшого объема может иметь гораздо более высокую мощность при меньших габаритах и большей экономичности, нежели двигатель с большим объемом цилиндров.

Вот на это Хэлфорд и сделал ставку. Но во всей этой большой и вкусной бочке меда может оказаться ложка дегтя в виде механической сложности двигателя. А она влечет за собой увеличение потерь на трение, не говоря про увеличение вероятности отказов. Поэтому двигатели с количеством цилиндров более 12 очень редки.

Двигатель — воздушного охлаждения. 16 оппозитно работающих по схеме "боксер" цилиндров располагались в двух группах, объединенных общей трансмиссией. Односкоростной одноступенчатый нагнетатель располагался сзади, привод проходил от общего вала через всю длину мотора. 

Большое количество цилиндров обеспечили ровную, плавную работу, двигатель имел небольшой лоб, высокую отдачу. В конструкции широко применялся алюминий (поршни цилиндров, картер).

Двигатель был готов в 1929 году.

"Трансмиссия" Dagger III. 

Первый самолет с Рапирой — de Havilland DH.77. Создавался по требованию F.20/27 на "жокей" — истребитель-перехватчик с большой скороподъемностью. Благодаря более продвинутой аэродинамике (Napier Rapier определенно внес в нее свой вклад) имел ТТХ близкие к победителю конкурса — Hawker Fury, который обладал на 40% более мощным двигателем.

Первый полет DH.77 — 11 июля 1929 года.

Единственным массовым самолетом с Napier Rapier (версии VI) стал корабельный разведчик Fairey Seafox. За довольно длительное время своей эксплуатации проблем с мотором не испытывал. Во всяком случае таких, которые заслуживали бы упоминания в букварях.

С Napier Rapier летали:
         Airspeed Courier — построен 1 самолет
         Blackburn H.S.T.10 — 1
         Bristol Bulldog. Не летал, испытывался с N.R. в аэродинамической трубе [1]. (?)
         de Havilland DH.77 — 1
         Fairey Seafox — 66
         Saro Cloud — 1
         Short S.20 — 1

Модификации двигателя:
         Napier Rapier I — 300л.с.
         Napier Rapier II — 305л.с. при 3500об/мин на высоте 3050м
         Napier Rapier IV — 340л.с. при 3500об/мин на высоте 0м
         Napier Rapier V — 340л.с. при 4000об/мин на высоте 4000м 
         Napier Rapier VI — 365л.с. при 4000об/мин на высоте 1800м

Версия II и версия VI отличались между собой только степенью наддува нагнетателя, та же история с V и VI. На последнем поколении (V/VI) произвели некоторые изменения в конструкции: 

Connecting rods of forked and plainrod type instead of articulated. Strengthened crankcase, of magnesium alloy. Reduction-gear casing separate casting instead of integral. Oil pumps rearranged; downdraught carburettor. Automatic ignition timing.

Napier Dagger

Napier Dagger был развитием "Рапиры". Отличался прибавкой еще восьми цилиндров, двигатель стал 24цилиндровым, два блока по 12 "горшков" вместо прежних восьми. С новыми цилиндрами проблемы, присущие H-моторам, обострились: 
Был воплощен в металле в 1934 году. 

Napier Dagger VIII

Первым самолетом с "Даггером II" был переоборудованный Hawker Hart (K2434), который стал прототипом серийного Hawker Hector. "Гекторов" было выпущено 179 самолетов, кроме Великобритании они послужили в Ирландии.
Handley Page Hereford — позже он полетит с звездообразными двигателями Bristol Pegasus и будет зваться Handley Page Hampden — второй по массовости самолет с "Кинжалом", а учитывая его двухмоторность можно сказать и первый.

Hawker Hart (K2434)

Handley Page Hereford

С Napier Dagger летали:
         Fairey Battle — 1 самолет
         Handley Page H.P.53 Hereford — 150
         Hawker Hart — 1
         Hawker Hector — 179
         Martin-Baker MB 2 — 1

В отличие от N.R. претензии к N.D. выражены, и их много:
Проблемы с охлаждением. Перегревались задние цилиндры.
Больший вес в сравнении с конкурентами.
Шумный. 24 цилиндра и высокие обороты давали 800 детонаций в секунду против 300 на рядовом 8ицилиндровом двигателе.
Сложность производства.
Сложность обслуживания. Механику проверить 24 свечи и 48 клапанов (по два на цилиндр) — это не мёд.

Модификации двигателя:
         Dagger II. 755л.с. на 4000 об/мин на высоте 3750м 
         Dagger III. 805л.с. на 4000 об/мин на высоте 1500м
         Dagger VIII (E.108) 1000л.с. на 4200 об/мин на высоте 2670м. 

Версия II и версия VI отличались между собой только степенью наддува нагнетателя.
Версия VIII — изменена конструкция нагнетателя, возможно применять винт изменяемого шага, и т.д.

The accessories were rearranged, the finning was of closer pitch, the propeller shaft was raised, and there was provision for a de Havilland variable-pitch propeller. The supercharger was of double-entry type.

Про восьмую версию рассказывают, что мотор был оснащен "intermediate supercharger". Имеется в виду всего лишь что высотность двигателя была между высотностью версии II и версии IV.

ТТХ

Сравнение приблизительных ровесников приблизительно в одном классе мощности в одном масштабе.

Rolls-Royce Kestrel XVI. 600л.с. на 2500об/мин, 21,25л, вес 434кг
Napier Dagger III. 725л.с. на 3500об/мин, 16,8л, 616кг 
Bristol Mercury VIII. 825л.с. на 2650об/мин, 24,8л, 451кг

источник: http://p-d-m.livejournal.com/147194.html