Самолет для сверхдальних перелетов Fairey Long Range, Великобритания. Часть 2

«Лучший двигатель в мире…»

Семейство двигателей Napier Lion стало важной вехой в истории авиационного моторостроения не только благодаря исключительно длинной истории эксплуатации, насчитывавшей более десятка лет, но и удивительному разнообразию вариантов.

Разработка двигателей данного типа началась в 1916 году, но из-за сложностей войны поставка первого мотора и установка его на самолете была осуществлена лишь в 1918 году. На момент создания двигатель Lion имел безусловное техническое превосходство над своими европейскими конкурентами и достаточно долго сохранял его. Даже восемь лет спустя компания D. Napier & Son Limited имела все основания утверждать, что 

«Lion является лучшим авиационным двигателем в мире».

Napier Lion был рядным двигателем водяного охлаждения с W-образным расположением цилиндром. Оси двух боковых четырехцилиндровых блоков были отклонены от вертикали и центрального блока на угол в 60°. Данный двигатель имел очень компактный внешний вид и характеризовался четкими линиями, что было редкостью в те годы. Руководство компании стремилось, прежде всего, к надежности и безопасности работы, чему должно было способствовать легендарное качество английских стальных сплавов. Уже в 1920 году компания-производитель утверждала, что общий технический осмотр двигателя можно проводить через каждые 500 часов работы. Двигатели Napier Lion успешно прошли чрезвычайно жесткие испытания. В частности, они включали в себя десять десятичасовых периодов работы на номинальном режиме, и затем час работы на максимальном режиме.

С самого начала у двигателей Napier Lion диаметр цилиндров составлял 139,69 мм (5,5 дюйма), ход – 130,17 мм (5,125 дюйма); данное соотношение диаметра цилиндров к их ходу включало данный двигатель в число «сверхквадратных» (supercarré) моторов еще до того, как этот термин был изобретен.

В целях улучшения профилирования двигателя от одной модели к другой карбюраторы и магнето постоянно менялись местами на передней и задней его поверхностях. Первоначально на передней поверхности двигателя были установлены два карбюратора Claudel-Hobson. Один из них был двухвальным (double corps) и питал средний и правый ряды цилиндров (при взгляде на двигатель спереди), а второй карбюратор питал левый блок цилиндров. На других вариантах двигателя Lion эти карбюраторы уже в трех экземплярах размещались в задней части двигателя между двумя магнето. На принимавших участие в шнейдеровских гонках самолетах Supermarine S.4, Supermarine S.5, Gloster III и Gloster IV устанавливались модификации двигателя Napier Lion Mk VII (варианты Mk VII Mk VIIA и Mk VIIB).

Редуктор двигателя состоял из пары цилиндрических зубчатых колес и позволял поднять ось воздушного винта по отношению к оси коленчатого вала. Такое расположение позволило сделать капот значительно более обтекаемым и установить винты большего диаметра. Шестерни имели 29 и 44 зуба, что давало передаточное число 1,518. Также была разработана и безредукторная версия двигателя.

На соревнованиях высокого уровня двигатели Napier Lion дебютировали в 1919 году, приняв участие на проходивших в Борнмуте (Bournemouth) гонках на кубок Шнейдера. К сожалению ни один из двух гидросамолетов, на которые были установлены данные двигатели, не смог завершить гонку. В августе 1922 года триумфатором Неаполя стал Генри Биард (Henri Biard), пилотировавший летающую лодку-биплан Supermarine Sea Lion II. В 1927 году в Лидо, Венеция, самолет с двигателем Napier Lion повторил свой успех. Supermarine S-5 под управлением Сидни Уэбстера (Sidney Webster) пролетел со скоростью более 450 км/ч. Самолеты, оснащенные двигателями Napier Lion, участвовали в шести шнейдеровских гонках (1919, 1922, 1923, 1925, 1927 и 1929 гг.) и выиграли в двух из них. Менее удачной была эксплуатация данных двигателей на гоночных гидросамолетах компании Gloster в 1925 и 1927 годах.

Помимо шнейдеровских гонок двигатели Napier Lion участвовали во втором пересечении Южной Атлантики: с 22 января по 10 февраля 1926 года испанцы Рамон Франко (Ramon Franco), Руис де Аида (Ruiz De Aida) Дюран (Duran) и Прата (Prata) на летающей лодке Dormier Super Wal, получившей имя Plus Ultra (за пределы – официальный девиз Испании, принятый ещё Карлом V), вылетели из Палос де Могер (Palos de Moguer), Мадрид, и после промежуточных посадок в Лас-Пальмасе, Фернанду-ди-Норонья (Fernando de Noronha) и Рио-де-Жанейро приземлился в Буэнос-Айресе. Данные полеты являются частью богатого послужного списка двигателей Napier Lion, среди достижений которых числились 24 национальных рекорда.

Несмотря на то, что двигатели Napier Lion на протяжении многих лет совершенствовались и модифицировались, они сохранили рабочий объем 24 литра. Само собой разумеется, что были зарезервированы модели для гидросамолетов, участвовавших в шнейдеровских гонках. Эти варианты двигателя получили наибольшее число изменений, благодаря которым их мощность росла от гонки к гонке.

В 1923 году оснащенный наддувом двигатель Napier Lion достиг мощность 575 л.с., а два года спустя модификация Mk VII во время испытаний при 2600 об/мин показала 700 л.с..

Для гонок 1927 года главный инженер компании Napier капитан Дж. С. Уилкинсон (captain G.S. Wilkinson) полностью перепроектировал Lion VII, уменьшив фронтальную проекцию этого двигателя и тем самым способствовал уменьшению миделя гидросамолетов, на которые он должен был устанавливаться. Ценой удлинения мотора примерно на двадцать сантиметров он смог уменьшить высоту на четыре сантиметра и ширину на девять сантиметров. Между рядами цилиндров было убрано оборудование. Таким образом, были получены два варианта модификации Mk VII: безредукторный Mk VII A и редукторный Mk VII B, развивавшие на стенде мощность 898 и 875 л.с. соответственно. Чтобы добиться этого, число оборотов было увеличено до 3300 об/мин. Степень сжатия возросла с 7 до 10 и для моторов уже применялась специальная топливная смесь, состоявшая из 75% бензина и 25% бензола с добавлением небольшого (следового) количества этила. В результате на один цилиндр приходилось 37,5 л.с. мощности. Два гоночных гидросамолета Supermarine S-5 (серийные номера N-220 и N-219) были прекрасно приспособлены к этим последним усовершенствованиям. Гидросамолеты Supermarine S-5 стали единственными самолетами, пересекшими финишную черту и сделали это они именно в таком порядке (первый N-220 и второй N-219).

Другие характеристики двигателя Napier Lion Mk I:

• • номинальная мощность: 450 л.с. (при 2000 об/мин);
• • максимальная мощность: 508 л.с. (при 2200 об/мин);
• • номинальная скорость винта: 1320 об/мин;
• • общая длина: 1473 мм;
• • общая ширина: 1066 мм;
• • общая высота: 914 мм;
• • вес без воды и масла: около 425 кг;
• • потребление бензина 220 г/л.с.×ч;
• • потребление масла 12,7 г/л.с.×ч.

В начале 1929 года цена двигателя Napier Lion составляла примерно 11 400 долларов, что по тогдашнему курсу было примерно 285 000 франков.

Схемы двигателя Napier Lion XI

Lion зрелый, но своенравный

Рекордные варианты двигателя Napier Lion резко отличались от того, что требовалось компании Fairey Aviation. Бывшие для гоночных машин второстепенными требования надежности и экономичности вышли на первый план для самолета, который должен был лететь в течение более чем двух суток.

Хотя спецификация 33/27 требовала установке на самолет двигателя Napier Lion мощностью 530 л.с., предусматривалась возможность его замены на авиамотор Rolls-Royce F-XII-B (его прямым потомком являлся двигатель Kestrel II-B).

В компании Fairey Aviation хорошо знали возможности двигателя Lion XI-A, которыми оснащались серийно изготавливавшиеся бипланы Fairey III-F. Тем не менее, стремясь произвести правильный выбор, Чарльз Фейри поручил тогдашнему главному летчику-испытателю компании Норману МакМиллану (Norman MacMillan) провести сравнительные испытания потребления топлива двумя двигателями. Летающими стендами должны были служить Fairey III-F и de Havilland D.H. 9A.

Самолет для дальних перелетов должен был получить серийный двигатель Lion XI-A, в конструкции которого были сделаны некоторые модификации:

• • поршни могла выдержать степень сжатия 7:1;
• • специально разработанные карбюраторы для обеспечения минимального потребления топлива. В установившемся режиме было достигнуто потребление 65 литров в час.

Проблемы появились очень рано. В качестве доказательства приводится тот факт, что компания Fairey Aviation свой выбор на двигателе Napier Lion остановила лишь в октябре 1928 года. К этому времени постройка планера была практически завершена.

Испытания

В отличие от большинства европейских рекордных самолетов, носивших разнообразные имена и прозвища, машина компании Fairey Aviation в этом плане отличалась скромностью: она, похоже, была единственной, не получившей никакого официального имени. Единственным было административное обозначение L.R.M. Endurance (Long Range Monoplane – моноплан для дальних полетов; выносливость). Среди сотрудников компании наиболее часто употреблялось название Mystery (тайна), показывавшее степень секретности, окружавшую данный самолет до, во время и после его существования. Что касается прозвища Eversharp (вечно острый), то здесь следует усмотреть традиционный британский юмор: прозвище в честь пишущей ручки было данью тонким линиям и исключительному изяществу фюзеляжа данного самолета.

В конце октября 1928 года главный летчик-испытатель компании Fairey Aviation Норман МакМиллан приступил к наземным испытаниям на аэродроме Нортхолт (Northolt), однако первый полет (продолжительностью всего 19 минут) был совершен сквадрон-лидером (майором авиации) А. К. Джонс-Уильямсом (squadron-leader A.C. Jones-Williams) в среду 14 ноября. После этого доводочные заводские полеты, проведенные с 20 ноября по 7 декабря, были проведены шеф-пилотом МакМилланом. На следующий день Fairey Long Range был передан Королевским ВВС и переправлен на аэродром Крануэлл (Cranwell). Самолету был присвоен военный номер J-9479. Самолет получил окончательный двигатель компании Napier (сер. № 65206), степень сжатия в котором была увеличена до 7:1.

Моноплан начал серию испытаний, описанную в спецификации и связанную с его назначением. Среди тестов были взлеты с предельной нагрузкой. Причины чрезмерного потребления двигателем Napier Lion топлива найти было довольно затруднительно, но, в конце концов, данная проблема была решена.

23 января J-9479 был представлен пятидесяти журналистам, которым Королевские ВВС и Министерство авиации разрешили посетить авиабазу Крануэлл.

Первоначально испытания на длительность полета (полет продолжительностью 24 часа) планировалось провести в декабре 1928 года, но они были задержаны на три месяца и состоялись с 22 по 23 марта 1929 года. В данном полете состав экипажа был увеличен: к сквадрон-лидеру (майору авиации) А. К. Джонс-Уильямсу и флайт-лейтенанту (капитану авиации) Ф. В. Мейджору (flight lieutenant F.V. Major) присоединился технический директор компании Fairey Aviation Д. Л. Холлис-Уильямс (D.L. Hollis-Williams). В течение 24 часов самолет на скорости 130 км/ч пролетел 3100 километров. Во время полета самолетом было потреблено 1955 литров топлива, т.е. расход составил 81,5 л/ч. По результатам испытаний было рассчитано (с некоторым оптимизмом), что с полным запасом топлива дальность полета может составить 8400 километров. Испытание было сочтено пройденным, несмотря на два инцидента, окончившихся, впрочем, без серьезных последствий: утечки выхлопных газов в кабину и два прогоревших клапана, вызвавших уменьшение оборотов на 200 об/мин.

Последним испытанием было определение максимально допустимой взлетной массы самолета. Разнообразные результаты подтвердили влияние состояния почвы на необходимое для взлета расстояние. Первая попытка взлететь при полной нагрузке не удалась, так как земля не была сухой и твердой, и поэтому самолет должен был двигаться по обратному уклону. Опыт показал, что при весе 7260 кг, длине разбега 1370 метров и легком западном ветре со скоростью 16 км/ч взлет может быть безопасным.

Из Англии в Индию без остановок

После пяти месяцев разработки казалось, что Fairey Long Range был готов побить мировой рекорд дальности беспосадочного полета по прямой, установленный 5 июля 1928 года итальянцами капитаном Артуро Феррарином (capitaine Arturo Ferrarin) и майором Карло Дель Прете (major Carlo Del Prete). Храбрые итальянцы на оснащенном 550-сильным двигателем FIAT A.22T рекордном самолете Savoia-Marchetti S.M.64 совершили 7188-километровый беспосадочный перелет, связав Рим, Италия, с Торусом (Touros), Наталь, Бразилия.

Итальянцы обогнали британцев в скорости разработки, постройки и испытаний рекордного самолета, сделав все это с величайшей осмотрительностью в расположенном у озера Маджоре (Lago Maggiore) городке Сесто Календе (Sesto Calende). Испытания были начаты 3 апреля 1928 года и достаточно быстро были проведены: уже в июне экипаж установил мировые рекорды дальности и продолжительности полета. В компании Fairey Aviation считали, что если не будет никаких инцидентов, то их самолет сможет пролететь гораздо большое расстояние, чем 7188 километров и установить новый мировой рекорд.

Сочетание обстоятельств заставило Королевские ВВС изменить состав экипажа, назначенного в 1928 году: первым пилотом стал сквадрон-лидер (майор авиации) Джек Ноуэйтс (squadron leader Jack Noates), а вторым пилотом и штурманом флайт-лейтенант (капитан авиации) Н. Х. Дженкинс (N.H. Jenkins). Затем Ноуэйтс был заменен на флайт-лейтенанта (капитана авиации) Ф. В. Мейджора из-за его отличного знания штурманского дела, но после испытательного 24-часового полета возникли опасения, что он не сможет выдержать полет длительностью более двух суток. В итоге командование королевских ВВС вновь пересмотрело состав экипажа, и Н. Х. Дженкинс был возвращен. Затем был заменен первый пилот: в сентябре Джек Ноуэйтс стал жертвой несчастного случая и на достаточно длительный срок выбыл из строя. Его преемником стал сквадрон-лидер (майор авиации) Артур К. Джонс-Уильямс! Однако казалось, что изменения в составе экипажа продолжатся: в январе 1929 года распространился слух, что штурманом станет отдельный человек – Виктор Эрик (Victor Eric), однако этого не произошло.

Руководители столкнулись с вечной и деликатной проблемой выбора маршрута полета. Было сочтено неприличным выбирать конечную точку перелета вне территории Британской империи. От первоначальной идеи полета по маршруту Великобритания – Южная Африка пришлось отказаться из-за плохой погоды, надолго установившейся в Центральной Африке. В середине апреля было решено, что конечной точкой маршрута станет город Бангалор, штат Майсур, Южная Индия. Начальной точкой маршрута должен был стать аэродром на базе Королевских ВВС Крануэлл, графство Линкольншир. Этот крупнейший в Англии аэродром был выбран после долгих колебаний и сравнений с аэродромом Уоддингтон (Waddington).

В среду 24 апреля 1929 года в 09:37 самолет для дальних перелетов Fairey Long Range (J-9479) после разбега длиной 1100 метров оторвался от поверхности аэродрома Крануэлл. На своем борту самолет нес 4740 литров бензина и 270 литров масла. Расчеты и испытания на определение уровня потребления определяли дальность полета в 7700 километров, что более чем на 500 километров превышало рекорд Феррарина и Дель Прете.

Самолету потребовалась четверть часа, чтобы забраться на высоту 600 метров. Оставив английское побережье за окраиной Саутволда (Southwold), Fairey Long Range пролетел над Нюрнбергом, а затем над румынским городом Турну-Северин (Turnu-Severin). Над Нюрнбергом была облачная и дождливая погода, и поэтому экипаж был вынужден подняться выше облаков. 25 апреля в 00:15 самолет пролетел над Константинополем. При пересечении Таврских гор Fairey Long Range поднялся на высоту 2800 метров. Багдад J-9479 пересек в 11:45 (среднее время по гринвичскому меридиану), пролетев в общей сложности 4000 километров. Погода вновь ухудшилась. На этой высоте задул сильный ветер, и экипаж принял решение снизиться. Полет продолжался, и Fairey Long Range пролетел над Басрой и Бушером. После полуночи был достигнут иранский город Джаск (Djask). У членов экипажа совершенно не было времени на отдых: плохая погода привела к тому, что были потеряны некоторые приборы. Трубка Вентури была потеряна еще над Северным морем, а акустический индикатор быстрого изменения высоты был выведен из строя… Тем временем скорость самолета продолжала снижаться: в начале полета она составляла 185 км/ч, затем 165, 115 и даже 105 км/ч. Следует обратить внимание, что потребление было уменьшено, насколько это было возможно, в результате чего мощность двигателя сократилась сначала до 420, а затем и до 210 л.с.

Через 49 часов после начала полета Fairey Long Range достиг Карачи. К этому времени часовой расход топлива был сокращен до 50 литров, и запаса топлива в баках оставалось еще на шесть часов полета. Этого не хватало для того, чтобы пролететь еще тысячу километров и установить новый мировой рекорда дальности полета. Стремясь избежать эксцессов вынужденной посадки ночью, которые могли погубить самолет, экипаж самолета решил развернуться и в 13:15 совершил посадку в Карачи. Это было мудрым решением, так как топлива на борту оставалось всего 380 литров.

В последней части полета дул встречный ветер и, вероятно, незначительные ошибки в навигации привели к преждевременному израсходованию запаса топлива.

За 50 часов 38 минут полета было пройдено 6650 километров со средней скоростью чуть больше 130 км/ч. Однако, несмотря на то, что мировой рекорд не был побит (и к нему даже не приблизились), тем не менее Fairey Long Range совершил первый в мире беспосадочный перелет по маршруту Британия – Индия и установил национальный рекорд дальности беспосадочного полета.

Fairey Long Range вернулся в Англию, совершив на пути продолжительные остановки. Перелет из Карачи в Хинаиди (Hinaidi), Ирак, состоялся 13 мая. Остановка в Абукире, Египет, была совершена для краткого осмотра двигателя Napier Lion. 15 июня самолет из Ле-Бурже вернулся в Крануэлл.

В ближайших планах никаких других полетов не было, и Fairey Long Range два дня спустя был возвращен в Нортхолт. Самолет стали приводить в порядок для участия в международной авиационной выставке, которая 16 июля открылась на двенадцать дней в Олимпии, Лондон.

Первый Fairey Long Range в Ле-Бурже в июне 1929 года после возвращения из Карачи

Возвращение из Карачи в Крануэлл первого Fairey Long Range; 15 июня 1929 года

Первый Fairey Long Range с новым рулем направления. Расположение военного номера J9479 изменено, заводской номер F-1131 был нанесен ниже

источник: Louis Meurillon «Fairey Long Range» «Le Fana de l'Aviation» 1982-12 (157) Fairey Aviation