Гоночный самолет Kirkham-Williams Racer. США

Kirkham-Williams Racer (в ряде источников Kirkham-Williams X) был гоночным самолетом, построенным в США в середине 1920-х годов с целью участия в гонках на кубок Шнейдера 1927 года.

История проекта

В 1926 году около двадцати нью-йоркских бизенсменов, включая одного из основателей компании Packard Джеймса Уорда Паккарда (James Ward Packard), и группа офицеров военно-морского флота США выразили заинтересованность в постройке самолета,  целью которого являлось бы установление нового рекорда скорости. Официальные лица флота США согласились при наличии средств финансировать данный проект. Самолет должен был быть завершен в срок для участия в шнейдеровских гонках 1927 года, которые должны были проходить в Венеции.

Гоночный самолет Kirkham-Williams был разработан лейтенантом (капитан-лейтенантом) ВМФ США Алфорда Уильямса (Lieut Alford Williams) и был изготовлен в расположенной в Лонг-Айленде цеху моторостроительной компании Kirkham Products Company.

схемы гоночного самолета Kirkham-Williams

Поскольку самолет строился на частные средства, руководство ВМФ США не выставило официальную команду для участия в конкурсе. Однако флот США организовал бесплатную перевозку в Венецию этого гоночного самолета, сборку которого удалось завершить незадолго до гонок.

графическая реконструкция гоночного самолета Kirkham-Williams, выполненная в соответствии с рисунком из библиографии

Техническое описание

Конструкция самолета

Гоночный самолет Kirkham-Williams представлял собой биплан цельнодеревянной конструкции с фанерной обшивкой фюзеляжа. Дюралюминиевый капот двигателя был единственной металлической частью обшивки фюзеляжа. Кабина пилота была открытой и размещалась позади задней кромки верхнего крыла.

Крылья

Крылья самолета были равнохордными с закругленными законцовками. Две плоскости бипланной коробки были прикреплены к верхней и нижне частям фюзеляжа соответсвенно и были соединены друг с другом при помощи стоек, расположенных близко к законцовкам крыла, а также расчалок и тяг из нержавеющей стали. Хотя бипланная коробка была выполнена без выноса, крылья между собой отличались: верхнее по размаху и длине хорды было больше нижнего.

Хвостовое оперение

Хвостовое оперение было классического типа и имело дополнительные крепления в виде верхних и нижних стальных расчалок. Рули высоты были расположены в центральной части фюзеляжа, в результате чего у их корневых частей имели вырезы, позволявшиее рулю направления поворачиваться относительно своей оси. Киль и руль направления были расположены как над, так и под фюзеляжем.

В конфигурации, представленной для участия в шнейдеровских гонках, Kirkham-Williams Racer был двухпоплавковым гидропланом. Поплавки соединялись между собой и с фюзеляжем при помощи стоек; стальными тросами поплавки крепились к фюзеляжу и крылу.

В наземной конфигурации шасси было неубирающимся классического типа в виде расположенной ниже фюзеляжа трубчатой конструкции с колесами, установленными на соединяющую стойки ось. Хвостовой костыль снабжался обтекателем (в варианте наземного самолета киль и руль направления не имели подфюзеляжного продолжения).

Силовая установка

Поскольку двигатель был изюминкой гоночного самолета Kirkham-Williams Racer, то имеет смысл подробнее остановиться на разработке и особенностях данного двигателя.

Двигатель, часто называемый Packard X-2775, имел в 1927 и 1928 годах внутрифирменное обозначение 1A-2775, а в 1935 году он обозначался как 2A-2775. Двигатель был построен по Х-конфигурации с единым картером и четырьмя блоками цилиндров по шесть в каждом. Ряды цилиндров располагались вертикально с углом 60º; по два ряда цилиндров располагались вверху и внизу двигателя. Хотя технически неверно, но двигатель был был охарактеризован как два двенадцатицилиндровых V-образных двигателя Packard 1A-1500, работавших на общий картер.

Двигатель 1A-2775

Двигатель был разработан капитаном (капитаном 1-го ранга) Лайонелом Мелвиллом Вулсоном (Captain Lionel Melville Woolson), работавшим авиационным инженером в детройтской компании Packard Motor Company. Двигатель имел "X"-образную конфигурацию, похожую на два V-образных двенадцатицилиндровых двигателя (обычный и перевернутый), установленных на один и тот же вал в общем картере. С диаметром цилиндров 5,375 дюймов (136,5 мм) и ходом поршня 5 дюймов (130 мм) результирующий объем составлял 2775 дюймов³ (45,47 л). Технологии, примененные в разработке коленчатого вала, цельного картера и системы ведущих и ведомых шатунов были очень сложными.

​

компоновка двигателя Packard 1A-2775

Конструкция системы ведущих/ведомых шатунов аналогична используемой в радиальных двигателях. Это привело к тому, что ход трех из четырех рядов цилиндров становился длиннее, чем 5 дюймов, приводя к небольшому увеличению объема с теоретических 2722,88 дюймов³ (44,62 л), получаемых диаметром цилиндров и ходом поршня. Двигатель весил 1402 фунта (636 кг) и на 2700 оборотах в минуту развивал 1250 л.с..

Щеки кривошипа были использованы в качестве основных цапф подшипников и имели диаметр 7,75 дюйма (197 мм). Это было необходимо для сохранения длины коленвала такой же, как у двигателя 1A-1500. Этим достигались снижение веса и возможность использования в процессе изготовления компонентов двигателя 1A-1500. При разработке неразъемного картера упор был сделан на минимальный вес и максимальную прочность, что делало сборку двигателя чрезвычайно трудоемкой. Изготовление двигателя было завершено к августу 1927 года.

​

компоновка системы ведущих/ведомых шатунов двигателя Packard 1A-2775

Бюро аэронавтики ВМФ США заказало второй двигатель в варианте с наддувом, для чего компании Packard был выдан первоначальный контракт за №3224. Этот двигатель был оснащен специальными нагнетателями типа Рутс. Мотор был заказан с нагнетателем, когда выяснилось, что наддув необходим для обеспечения равной скорости с другими участниками гонки.

Бюро аэронавтики проанализировало возможности самолета по участию в гонках и решило, что дополнительный вес, связанный с размещением нагнетателя, можно использовать более эффективно путем установки планетарного редуктора, который бы повысил эффективность воздушного винта и, тем самым, обеспечил более высокие характеристики, нежели использование безредукторного наддувного двигателя того же веса.

В планах также было увеличение степени сжатия двигателя и повышение эффективности его работы без увеличения веса, но необходимость инерционного испытательного стенда для получения данных от двигателя с наддувом привела к окончательному решению. Динамометрические испытания показали, что из-за большого осевого лопаточного зазора мощность при 2800 оборотах в минуту составляла всего 1300 л.с.. Это позволяло повысить давление лишь на 7,7 дюймов (200 мм) ртутного столба. После уменьшения осевого лопаточного зазора нагнетатель увеличил давление на 9,6 дюймов (240 мм) ртутного столба, в результате чего при 2700 оборотах в минуту двигатель развивал мощность 1500 л.с..

Позднее первый двигатель получил сделанный компанией Allison планетарный редуктор воздушного винта, увеличенную степень сжатия, зажигание от магнето Scintilla и новую конструкцию блоков цилиндров от инвертированного двигателя 3A-1500, имевшую свечи зажигания на внешних сторонах для облегчения обслуживания.

Сделанные компанией Packard официальные фотографии этого двигателя отмечены как 

"модель 2A-2775". 

Фотографии более ранних версий были помечены как

"не для прессы; далее после выпуска именовать только как 2A-2775. Капитан Вулсон."

На большинстве опубликованных фотографий изображен именно этот двигатель, и несмотря на записку капитана Вулсона двигатель обозначался как 1A-2775 или же

"двигатель компании Packard с X-образным расположением цилиндров".

Позднее в сентябре 1930 года двигатель рекламировался как доступный "сборке на заказ" с ценой $35000 за штуку. Заказы на авиадвигатели не поступили, и поэтому были построены только два двигателя — оба для флота США. Флот присвоил им обозначение X-2775, внутрифирменное обозначение 2A-2775 никогда публично не использовалось.

​

носовой обтекатель и редуктор двигателя Packard 1A-2775

Второй двигатель также получил блоки цилиндров нового типа и был испытан с редуктором и без него. Редукторный и безредукторный варианты были взаимозаменяемыми и по мере необходимости можно было использовать тот или иной вариант.

Двигатель в своем наиболее модифицированном варианте с высокой степенью сжатия, редуктором и поздним типом блоков цилиндров был использован гоночном самолете Mercury авиазавода ВМФ США. Данный самолет с двигателем 1A-2775 (серийный номер 1, номер бюро 10960) был претендентом от США на участие в шнейдеровских гонках 1929 года.

Первый двигатель является единственным уцелевшим 1A-2775 и  в 1971 году был передан в смитнсоновский институт. В той же конфигурации, что и второй двигатель, он использовался на гоночном самолете Mercury. 

Двигатель 2A-2775

По-видимому, через некоторое время в 1931 году компания Packard построила третий двигатель. Фотографировать мотор было запрещено, но технические характеристики, датированные 1939 годом, показывают, что 2A-2775 при 2800 оборотах в минуту должен был развивать мощность 1900 л.с.. Среднее эффективное давление должно было составить 196 фунтов на кв. дюйм (1350 кПа), а сам двигатель оснащаться наддувом. Флот испытания двигателя прекратил, а сам проект, скорее всего, был заброшен. Можно сказать, что причинами этому могли послужить как великая депрессия, так и тот факт, что после калшотской победы Джона Бутмана кубок Шнейдера навсегда остался в Великобритании.

История применения

Прибыв в Венецию за несколько дней до гонки, гоночный самолет Kirkham-Williams не был готов к проведению квалификационных испытаний, определявших способность самолета участвовать в гонках. Указывалось, что причиной этого была неудовлетворительная работа двигателя, хотя, возможно, причины также имели и экономический характер.

гоночный самолет Kirkham-Williams в Венеции

После злополучного участия в шнейдеровских гонках самолет был снят с поплавков и был установлен на обычное колесное шасси. В ряде источников указывается, что самолет смог развить максимальную скорость 322,6 миль/ч (519,2 км/ч) и, тем самым, установить новый абсолютный мировой рекорд скорости.

гоночный самолет Kirkham-Williams в Венеции

колесный вариант гоночного самолета Kirkham-Williams

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Тип: гоночный самолет

Экипаж: 1 человек

Силовая установка: 24-х цилиндровый двигатель водяного охлаждения с Х-образным расположением цилиндров 1A-2775, развивавший мощность 1250 л.с. при 2700 л.с. и вращавший двухлопастный винт

Размеры:

размах крыла 9,09 м
длина 8,92 м
площадь крыльев 20,16 м²

Летные характеристики:

максимальная скорость (колесный вариант) 519,2 км/ч

Варианты двигателя 1A-2775

источники:

• http://it.wikipedia.org/wiki/Kirkham-Williams_Racer
• http://en.wikipedia.org/wiki/Packard_X-2775
• http://www.aerofiles.com/_k.html