Опытный 36-цилиндровый авиационный двигатель Lycoming XR-7755. США

Опытный 36-цилиндровый авиационный двигатель Lycoming XR-7755. США

С 1933 года подразделение Lycoming корпорации Aviation Manufacturing Corporation работало над созданием мощного двигателя для вооруженных сил США. Первой попыткой компании Lycoming был 1200-сильный 12-цилиндровый двигатель O-1230, который к 1940 году – моменту его первого полета – был превзойден другими двигателями. Второй попыткой компании Lycoming стал 24-цилиндровый двигатель XH-2470 мощностью 2300 л.с. (1715 кВт). Двигатель был многообещающим, но в 1943 году, когда оснащенный этим двигателем самолет впервые поднялся в воздух, характеристики XH-2470 уже не казались перспективными. Компания Lycoming задалась целью разработать двигатель, который был бы мощнее любого другого и отвечал бы потребностям перспективных крупных боевых самолетов.

В середине 1943 года на авиабазе Райт-филд, штат Огайо, руководство компании Lycoming провело переговоры с командованием ВВС армии США. Различные источники указывают на участие командования материально-технического обеспечения ВВС, командование авиационно-технической службы ВВС и лаборатория силовых установок авиабазы Райт-филд. К декабрю 1943 года концепция двигателя была утверждена, Это должен быть авиационный мотор с большим рабочим объемом, высокой степенью сжатия и жидкостным охлаждением, предназначенный для обеспечения оптимальной экономии топлива и оснащения следующего поколения очень крупных самолетов. Экспериментальный двигатель компании Lycoming получил обозначение XR-7755 и кодовое обозначение MX-434 (Materiel, Experimental 211 – экспериментальная материальная часть №434).

Команду разработчиков двигателя Lycoming XR-7755 возглавил Кларенс Вигман. Двигатель состоял из девяти блоков по четыре цилиндра в каждом, расположенных радиально вокруг картера из кованой стали с углом между блоками 40 градусов. Эта компоновка сформировала 36-цилиндровый рядно-радиальный двигатель. Картер состоял из пяти секций, каждая из которых была разделена вертикально через цилиндры. Секции картера скреплялись девятью болтами, увеличивающими общую длину картера. Каждый из отдельных стальных цилиндров имел свой собственный кожух водяного охлаждения. Каждый блок из четырех цилиндров имел общую головку блока цилиндров из литого алюминия. Каждый четырехцилиндровый блок крепился к картеру с помощью 16 длинных шпилек, проходивших через головку блока цилиндров.

Каждый цилиндр имел по одному впускному и одному выпускному клапану. Оба клапана имели натриевое охлаждение с полым штоком для впускного клапана и полым штоком и головкой для выпускного клапана. Клапаны для каждого ряда цилиндров приводились в действие одним распределительным валом, расположенным в верхней части двигателя; данный распределительный вал приводился в действие посредством вертикального вала, расположенного в передней части двигателя.
Каждый распределительный вал имел два набора кулачков для разных фаз газораспределения – один набор выступов был оптимизирован для режима максимальной мощности, а другой для экономичного крейсерского полета. Распределительные валы смещались в осевом направлении для зацепления желаемого набора кулачков. Когда распределительный вал смещался время срабатывания свечей зажигания изменилось автоматически. Зажигание обеспечивали два магнето и четыре распределителя. Каждый блок имел привод от распределительного вала и устанавливался на передней части отдельного ряда цилиндров. Провода свечей зажигания проходили через крышки клапанов к свечам, расположенным в противоположных углах каждого цилиндра.

Коленчатый вал имел четыре шатунных шейки, каждая из которых была разнесена на 180 градусов. Коленчатый вал состоял из пяти секций и собирался с помощью четырех неразъемных ведущих шатунов. Секции коленчатого вала были соединены в задних частях шатунных шеек с помощью торцевых шлицов и закреплялись четырьмя болтами. В картере коленчатый вал поддерживался пятью роликовыми подшипниками.

В задней части двигателя находился одноступенчатый односкоростной нагнетатель. Крыльчатка нагнетателя имела диаметр 14,4 дюйма (366 мм) и имела частотой вращения, которая в шесть раз превышала частоту вращения коленчатого вала двигателя. Нагнетатель подавал воздух в девять впускных коллекторов, каждый из которых соединялся с правой стороной блока цилиндров. Топливо подавалось в цилиндр либо через карбюратор, либо через систему непосредственного впрыска. К левой стороне каждого цилиндра были прикреплены отдельные выхлопные патрубки. Также предусматривалась установка двух турбокомпрессоров.

Несмотря на то, что был испытан двигатель был оснащен валом одиночного вращения, была предусмотрена установка соосных валов противоположного вращения с шлицевыми валами SAE #60L-80. Внутренний вал вращался против часовой стрелки, а внешний вал – по часовой стрелке. Редуктор соосных воздушных винтов с двумя передаточными числами был оснащен планетарными передачами и гидравлическим механизмом переключения передач. На больших оборотах двигателя редуктор имел передаточное число 0,2460, а для крейсерского режима при более низкой частоте вращения коленчатого вала у редуктора было передаточное число 0,3536.

Двигатель XR-7755 имел диаметр цилиндров 6,375 дюймов (162 мм) и длину хода поршня 6,75 дюймов (171 мм). Полный рабочий объем двигателя составлял 7756 кубических дюйма (127,1 л), а степень сжатия составляла 8,5 к 1. На взлете при 2600 об/мин (передаточное число редуктора винта 0,2460) двигатель XR-7755 развивал мощность 5000 л.с. (3728 кВт), в штатном режиме при 2300 об/мин (передаточное число редуктора винта 0,2460) развивал мощность 4000 л.с. (2983 кВт) и в крейсерском полете при 2400 об/мин (передаточное число редуктора винта 0,3536) – 3000 л.с. (2237 кВт). Удельный расход топлива при нормальной крейсерской мощности составлял 0,43 фунта на лошадиную силу в час (262 г/кВт×ч) и при низкой крейсерской мощности около 1500 л.с. (1119 кВт) он уменьшался до 0,38 фунта на лошадиную силу в час (231 г/кВт×ч). Двигатель XR-7755 имел диаметр 61,0 дюйм (1,55 м), высоту 66,25 дюймов (1,68 м) и длину 121,35 дюйм (3,08 м); масса двигателя составляла 6050 фунтов (2744 кг).

стоящий рядом с двигателем работник дает представление о размерах XR-7755. Однако трудно представить себе, что масса двигателя составляла почти три тонны (2740 кг). На передних поверхностях рядов двигателей видны два магнето и четыре распределителя

Двигатель XR-7755 был впервые испытан в июле 1946 года. К тому времени было проведено около 10000 часов испытаний экспериментального одноцилиндрового двигателя. Завод компании Lycoming располагался недалеко от жилого района. Сообщается, что консервы в ближайшем продуктовом магазине вибрировали на полках, когда двигатель XR-7755 проходил испытания на большой мощности. Желая избежать финансовых претензий, компания Lycoming была вынуждена установить по краям полок полосы, чтобы консервы не падали. При взлетной мощности расход топлива XR-7755 составлял 580 галлонов (2196 л) в час, или 20,62 жидких унций (0,61 л) в секунду. Насос охлаждающей жидкости двигателя расходовал 750 галлонов в минуту (2839 л/мин), рассеивая 95600 британских тепловых единиц в минуту (23956 ккал). Скорости потока было достаточно, чтобы наполнять 55-галлонный (208 л) цилиндр каждые 4,4 секунды. Масляный насос прокачивал масло со скоростью 71 галлон в минуту (269 л/мин) при давлении 100 фунтов на квадратный дюйм (68900 Па). В компании Lycoming были оптимистичного мнения о двигателе XR-7755 и полагали, что возможно достижение мощности 7000 л.с. (5220 кВт).

Большинство источников указывают, что были изготовлены два двигателя типа XR-7755: XR-7755-1 с валом воздушного винта одиночного вращения и XR-7755-3 с соосными винтами противоположного вращения. В обоих этих двигателях использовались карбюраторы. Есть некоторые указания, в том числе воспоминания тех, чьи родственники участвовали в работах по программе XR-7755, был изготовлен третий экземпляр XR-7755-5, оснащенный системой непосредственного впрыска топлива. Сообщается, что первый экземпляр XR-7755-1 прошел 50-часовые испытания, но результаты тестирования не известны. Второй экземпляр XR-7755-3 был поставлен ВВС армии США в 1946 году, но сомнительно, что этот двигатель подвергся обширным испытаниям. Непонятно, что случилось с XR-7755-5, и было ли завершено его изготовление. К тому времени, когда были начаты испытания XR-7755 концепция самолета крупнее Convair B-36 Peacemaker вышла из моды, равно как и идея оснащения тяжелого бомбардировщика B-36 более крупными поршневыми двигателями. Вероятнее всего для улучшения характеристик самолетов планировалось использовать реактивные двигатели. В послевоенном мире с его резким ростом характеристик реактивных машин двигатель XR-7755 оказался не нужным, и этот авиамотор никогда не поднимался в воздух.

рабочие компании Lycoming Ред Максвелл (Red Maxwell; слева) и Пол Червински (Paul Cervinsky; справа) позируют рядом с комплектным двигателем XR-7755-1. Похоже Ред Максвелл готов к размещению этого гигантского двигателя в планер самолета, чтобы посмотреть, на что этот авиамотор способен. Обратите внимание на кольцо, установленное на передней части картера, и вокруг карданного вала. На других снимках этого двигателя этого кольца нет

двигатель XR-7755-1 на испытательном стенде с винтом одиночного вращения. С каждым из 36 цилиндров, имевшим рабочий объем 215 кубических дюймов (3,5 л), наблюдение за испытаниями XR-7755 было запоминающимся событием. Обратите внимание на прочную верхнюю опору двигателя

Одним любопытным моментом в истории XR-7755 было появление этого двигателя на выставке ВВС армии США, проведенной в октябре 1945 года на авиабазе Райт-филд, штат Огайо. Появление двигателя предшествовало его испытаниям и передаче ВВС армии США. Однако на двигателе по всей видимости был установлен макет соосных воздушных винтов противоположного вращения. Незавершенный двигатель был отправлен с завода компании Lycoming в Уильямспорте, штат Пенсильвания, в Дейтон, штат Огайо, для показа с другими необычными образцами военной авиатехники. Двигатель был возвращен компании Lycoming и в 1946 году этот авиамотор был укомплектован и испытан.

двигатель XR-7755 на выставке, организованной ВВС армии США на авиабазе Райт-филд, штат Огайо; октябрь 1945 года. Обратите внимание на то как выглядит макет соосных винтов противоположного направления вращения

реклама компании Lycoming от декабря 1946 года с изображением двигателя XR-7755. Хотя двигатель не был запущен в серийное производство, но получил некоторое освещение в прессе. Можно только задаться вопросом, как те, кто отвечает в компании Lycoming за маркетинг, вообразили, что огромный двигатель с жидкостным охлаждением будет влиять на процесс принятия решения человеком, покупающим небольшой двигатель воздушного охлаждения

До нашего времени сохранился двигатель XR-7755-3, который находится в коллекции Национального музея воздухоплавания и астронавтики Смитсоновского института (Smithsonian National Air and Space Museum) и который выставлен в Центре Стивена Удвара-Хази, Шантийи, штат Вирджиния. Многие считают XR-7755 самым большим авиадвигателем из когда-либо построенных. Однако советские опытные авиамоторы М-44 (рабочий объем 132,8 л) и М-501 (рабочий объем 143,6 л) 1952 года были более крупными двигателями. Но на момент первых испытаний XR-7755 был самым мощным в мире поршневым авиационным двигателем.

на момент изготовления Lycoming XR-7755 был самым мощным авиадвигателем в мире. Авиамотор XR-7755 был кульминацией опыта работ компании Lycoming в области радиальных двигателей и двигателей с жидкостным охлаждением. В 1946 году этот двигатель, разработка которого была начата в 1943 году, оказался не нужен

восстановленный двигатель XR-7755-3 выставлен в Центре Стивена Удвар-Хейзи Национального музея воздухоплавания и астронавтики Смитсоновского института. Слева находится нижняя часть двигателя, отмеченная сливной трубой из корпуса редуктора и поддоном, встроенным в крышку клапана. Обратите внимание на по два провода свечей зажигания для каждого цилиндра, проходящие через противоположные стороны крышки головок цилиндров (снимок Санджая Ачарьи [Sanjay Acharya] через Wikimedia Commons)

1. 1. 1. “5,000-Hp. Lycoming Revealed” by J. H. Carpenter, Aviation (December 1946)
      2. “The Evolution of Reciprocating Engines at Lycoming” by A. E. Light, AIAA: Evolution of Aircraft/Aerospace Structures and Materials Symposium (24–25 April 1985)
      3. Aircraft Engines of the World 1948 by Paul Wilkinson (1948)
      4. The History of North American Small Gas Turbine Aircraft Engines by Richard A. Leyes II and William A. Fleming (1999)
      5. Studebaker’s XH-9350 and Their Other Aircraft Engines by William Pearce (2018)
      6. https://generalaviationnews.com/2007/04/20/the-xr-7755-the-whole-story/
      7. https://airandspace.si.edu/collection-objects/lycoming-xr-7755-3-radial-36-engine

источник: https://oldmachinepress.com/2018/05/20/lycoming-xr-7755-35-cylinder-aircraft-engine/