Опытные 16-цилиндровые радиальные двигатели воздушного охлаждения Bristol Hydra. Великобритания

В 1930 году в компании Bristol Aeroplane Company (Bristol) начали задумываться о будущем авиационных двигателей. В те годы моторостроительное отделение компании Bristol возглавлял плодовитый конструктор авиационных двигателей Рой Федден. В то время компания Bristol серийно выпускала девятицилиндровый радиальный однорядный двигатель воздушного охлаждения Mercury, развивавший мощность 510 л.с. (380 кВт) и имевший рабочий объем 1519 куб. дюймов (24,9 л). Двигатели Mercury постоянно совершенствовались с целью увеличения их мощности. Однако Федден считал, что для значительного увеличения мощности при сохранении диаметра двигателя и габаритных размеров цилиндров требовался второй ряд цилиндров.

Под руководством Роя Феддена в компании Bristol было рассмотрено как минимум 28 эскизных проектов двигателей с целью определись лучший путь к созданию многорядного двигателя. В то же самое время Рой Федден изучал возможность перехода на использование золотниковых клапанов, разработка которых в компании Bristol только начиналась. Как следствие в многорядном двигателе по-прежнему должны были использоваться тарельчатые клапаны. В конце 1931 года для дальнейшей разработки был выбран 16-цилиндровый двигатель с воздушным охлаждением. Этот двигатель получил название Double Octagon или Hydra.

Двигатель Bristol Hydra был разработан в 1932 году под руководством Фрэнка Оунера (Frank Owner), работу которого курировал Рой Федден. Необычной особенностью данного радиального двигателя было четное количество цилиндров в каждом ряду. Почти все четырехтактные радиальные двигатели имеют нечетное количество цилиндров в ряду, чтобы при вращении коленчатого вала можно было подать искру на все цилиндры ряда. Кроме того, ряды цилиндров двигателя Hydra не были расположены в шахматном порядке – первый и второй ряды находились прямо на одной линии друг с другом. Название Double Octagon (двойной восьмиугольник) обозначало конфигурацию двигателя, в котором восемь цилиндров в каждом из двух рядов двигателя образуют восьмиугольник. Название Hydra (гидра) было дано двигателю из-за его многочисленных «головок» (цилиндров).

вид двигателя Bristol Hydra в разрезе, созданный Брайаном Перкинсом (Brian Perkins) на основе чертежа, найденного в архивах компании Bristol. Цифры на чертеже относятся к количеству зубьев шестерни. Обратите внимание на неподдерживаемую центральную часть коленчатого вала, которая соединяла переднюю и заднюю части коленчатого вала (чертеж Брайана Перкинса предоставлен Историческим обществом авиационных двигателей [Aircraft Engine Historical Society])

В двигателе Hydra использовались алюминиевые цилиндры, внешние поверхности которых были полностью покрыты ребрами охлаждения. Внутри каждого алюминиевого цилиндра располагалась стальная гильза. Каждый цилиндр имел один впускной и один выпускной клапаны. Каждый передний и задний цилиндры составляли пару, и каждая пара цилиндров имела отдельный верхний распределительный вал, который непосредственно управлял впускным и выпускным клапанами. В задней части пары цилиндров выпускной распределительный вал приводился в движение через конические шестерни вертикальным валом, который приводился в движение от коленчатого вала с помощью зубчатой передачи. Короткий поперечный вал, проходящий от выпускного распределительного вала, приводил в действие впускной распределительный вал. В каждом цилиндре было по две свечи зажигания.

двигатель Bristol Hydra; виды спереди и сбоку. Обратите внимание на выхлопные патрубки, которые слегка выступают над цилиндрами

Коленчатый вал двигателя был собран из трех частей. Центральная секция коленчатого вала соединялась с передней и задней секциями четырьмя зажимными болтами. Коленчатый вал имел только два коренных подшипника и не имел промежуточной опоры. В двигателе использовались неразъемные главные шатуны. Двигатель был оснащен редуктором воздушного винта с коническими передачами и передаточным числом 0,42. Относительно низкое передаточное число редуктора воздушного винта объясняется высокой рабочей частотой вращения коленчатого вала.

Двигатель Hydra имел диаметр цилиндра и ход поршня 5 дюймов (127 мм). Общий рабочий объем двигателя составлял 1571 кубический дюйм (25,7 л). Степень сжатия двигателя Hydra составляла 6:1, что при использовании топлива с октановым числом 75 позволяло развивать мощность 870 л.с. (649 кВт). Как утверждается при использовании топлива с октановым числом 87 мощность двигателя возрастала до 1020 л.с. (761 кВт). Выходная мощность была достигнута при 3620 оборотах в минуту, что для радиального двигателя являлось очень высокой частотой вращения. Двигатель имел диаметр 46,5 дюймов (1,18 м), длину 57 дюймов (1,45 м), и его масса составляла приблизительно 1500 фунтов (680 кг). Благодаря своей необычной конфигурации цилиндров, Hydra имела следующий порядок подачи искры на цилиндры: 1F, 2F, 7R, 4F, 1R, 6F, 3R, 8F, 5R, 6R, 3F, 8R, 5F, 2R, 7F и 4R.

Bristol Hydra был необычным радиальным двигателем с двумя рядами по восемь цилиндров в каждом. Двигатель страдал от вибрации из-за отсутствия центрального коренного подшипника коленчатого вала. Обратите внимание на двойные верхние распределительные валы для каждой пары передних и задних цилиндров

Экспериментальный V-образный четырехцилиндровый двигатель прошел испытания в середине 1932 года и в итоге выдал около 190 л.с. (142 кВт), не испытывая каких-либо проблем с охлаждением. Полноценный 16-цилиндровый двигатель Hydra был впервые запущен в 1933 году. Позже в том же году двигатель был установлен на единственный прототип легкого бомбардировщика-биплана Hawker Harrier (J8325). Конфигурация двигателя очень упростила установку, а впускные воздухозаборники были разделены V-образными перегородками для улучшения прохождения потока охлаждающего воздуха.

двигатель Bristol Hydra был установлен на единственном прототипе легкого бомбардировщика-биплана Hawker Harrier. Обратите внимание на перегородки, установленные на двигателе. Для рулежек по земле самолет получил опытовый четырехлопастный имитатор воздушного винта

Оснащенный двигателем Hydra легкий бомбардировщик Hawker Harrier столкнулся с утечками масла и проблемами с зажиганием, но основная проблема заключалась в чрезмерной вибрации двигателя. Отсутствие центрального коренного подшипника на коленчатом валу вызывало проблемы с вибрацией, которые могли быть довольно серьезными при определенных оборотах вала. Короткий ход поршней двигателя в сочетании с коротким коленчатым валом давали конструкторам ложную надежду на то, что центральный коренной подшипник не понадобится. Для устранения проблем с вибрацией потребовалось перепроектирование двигателя.

двигатель Bristol Hydra, установленный на прототипе легкого бомбардировщика-биплана Hawker Harrier, закрыт капотом и оснащен трехлопастным винтом. В этой конфигурации самолет летал в 1933 году, но проблемы с вибрацией двигателя при критических оборотах ограничивали испытания

К 1934 году мощность, развиваемая двигателями семейства Mercury, приближалась к 800 л.с. (597 кВт), и новый девятицилиндровый радиальный двигатель Pegasus с общим рабочим объемом 1753 кубических дюймов (28,7 л) давал все основания полагать, что уровень 900 л.с. (671 кВт) не за горами. Кроме того, двигатель Mercury с золотниковыми клапанами и рабочим объемом 1519 куб. дюймов (24,9 л) оказался надежным, развивая около 700 л.с. (522 кВт), и разрабатывались более амбициозные двигатели с золотниковыми клапанами. Вместо того, чтобы продолжать работу над двигателем Hydra и его конфигурацией с двумя восьмицилиндровыми рядами в компании Bristol предпочли развивать свои уже существующие серийные двигатели, а также сосредоточиться на новых двигателях с золотниковыми клапанами.

Программа двигателя Hydra полностью финансировалась компанией Bristol, хотя Рой Федден пытался заручиться поддержкой Министерства авиации. Были изготовлены только два двигателя Bristol Hydra; примечательно, что оба этих авиамотора, как сообщается, все еще существуют. Один из них расположен в центре наследия сэра Роя Феддена – филиале Bristol фонда охраны культурно-исторического наследия компании Rolls-Royce, расположенном в Бристоле, Соединенное Королевство. Другой двигатель хранится в Лондонском музее Королевских ВВС, расположенном на старом аэродроме Хендон.

сохранившийся двигатель Bristol Hydra, принадлежит филиалу Bristol фонда охраны культурно-исторического наследия компании Rolls-Royce. Обратите внимание на широкие ребра охлаждения на алюминиевых цилиндрах (снимок Брайана Перкинса предоставлен Историческим обществом авиационных двигателей)

Источники:

• • • Fedden – the life of Sir Roy Fedden by Bill Gunston (1998)
    • British Piston Aero-Engines and their Aircraft by Alec Lumsden (2003)
    • An Account of Partnership – Industry, Government and the Aero Engine by George Bulman and edited by Mike Neale (2002)
    • “My Wife Calls it an Obsession!!!! Part 2: Bristol Hydra” by Brian Perkins Torque Meter Volume 4, Number 2 (Spring 2005)
    • “The Future of the Air-Cooled Engine” Flight (25 February 1937)
    • http://www.enginehistory.org/ModelEngines/Perkins/Hydra/bristol_hydra.shtml

источник: https://oldmachinepress.com/2018/02/20/bristol-hydra-16-cylinder-radial-aircraft-engine/

перевод впервые опубликован — https://vk.com/@710541705-opytnye-16-cilindrovye-radialnye-dvigateli-bristol-hydra