Веерообразные полурадиальные двигатели R.E.P.. Франция

Веерообразные полурадиальные двигатели R.E.P.. Франция

Робер Эсно-Пельтри (Robert Esnault-Pelterie) родился 8 ноября 1881 года во Франции. В начале 1900-х годов он начал экспериментировать с планером, созданным по образцу планера братьев Райт 1902 года. У Эсно-Пелтери возникли проблемы с техникой деформации крыла планера братьев Райт, и в 1903 году он перешел на элероны. В 1906 году Робер Эсно-Пелтери начал создавать летательный аппарат, оснащенный двигателем собственной конструкции, а также сам двигатель, которым этот самолет должен оснащаться. Первый полет самолета, которому Эсно-Пельтри дал обозначение R.E.P.1, состоялся в 1907 году. Новой особенностью самолета стала ручка управления, запатентованная Робером Эсно-Пельтери. Этот патент сделал Эсно-Пелтери богатым человеком, как только после окончания Первой мировой войны ему были выплачены лицензионные платежи. Хотя уникальный двигатель, который он разработал, был первым в семействе двигателей, известных как R.E.P., их успех не был таким длительным, как у ручки управления.

Первым двигателем Робера Эсно-Пельтри был семицилиндровый веерообразный двигатель воздушного охлаждения. Этот двигатель, иногда называемый полурадиальным, имел цилиндры, которые были развернуты веером в верхней части картера, а не располагались вокруг него полностью, как у настоящего радиального мотора. Цилиндры располагались в два ряда – впереди четыре цилиндра и сзади три. Данная конфигурация решала проблемы со смазкой нижних цилиндров радиальных двигателей и проблемы воздушного охлаждения рядных двигателей.

на данном чертеже в разрезе семицилиндрового двигателя R.E.P. цилиндры пронумерованы по порядку работы. В цилиндре №5 впускной/выпускной клапан полностью закрыт. У цилиндра №1 клапан частично открыт, чтобы позволить выхлопным газам выйти из цилиндра. У цилиндра №2 клапан полностью открыт, чтобы впустить в цилиндр воздушно-топливную смесь. Обратите внимание на расположение главного и прицепного шатунов

Чугунные цилиндры крепились к алюминиевому картеру. Верхние части цилиндров имели ребра охлаждения для отвода тепла. В верхних частях цилиндров находились крупные одиночные клапаны. Клапан имел форму поршня и был перевернут, а шток клапана прикреплен к нижней стороне головки. Когда клапан был полностью закрыт, фланец на его головке упирался в блок цилиндров и герметизировал его. Когда клапан был частично открыт, выхлопные газы обтекали фланец и выходили через отверстия в блоке цилиндров. Когда клапан был полностью открыт, отверстия на его сторонах совпадали с отверстиями в головке цилиндров, чтобы всасываемая смесь поступала в цилиндры.

Клапан приводился в действие коромыслом, прикрепленным к цилиндру. Коромысло перемещалось с помощью толкателя, который приводился в действие расположенным внутри двигателя кольцевым кулачком. Каждый ряд цилиндров имел свое собственный кольцевой кулачок, расположенный в задней части двигателя; каждый из кольцевых кулачков имел ступенчатый ход. На первом ходе клапан частично открывался, чтобы выхлопные газы могли покидать цилиндр. Второй, более высокий ход полностью открывал клапан, чтобы впустить в цилиндр свежую воздушно-топливную смесь. Для впуска цилиндры были разделены на левую и правую группы, причем левая группа (если смотреть на двигатель сзади) имела дополнительный цилиндр. Каждая группа имела общий впускной коллектор с карбюратором, прикрепленным к его оконечности. Впускной коллектор был прикреплен к верхней задней части цилиндра. Выхлопные газы выходили через десять отверстий в верхней части цилиндра; выхлопных труб не было.

вид спереди на семицилиндровый веерообразный двигатель R.E.P.. Выхлопные газы выходили через отверстия в верхних частях цилиндров. Впускной коллектор едва виден расположен за цилиндрами. На данном двигателе четыре цилиндра справа имеют общий впускной коллектор, как и три цилиндра слева

Единственная свеча зажигания была установлена сбоку цилиндра и зажигалась питаемой от батареи катушкой зажигания. Поршни были изготовлены из стали и имели два маслоудерживающих кольца. Они крепились к шатунам цапфами, прикрепленными болтами к нижним частям поршней. Шатун для каждого ряда цилиндров имел один главный стержень, а остальные были шарнирными тягами. Коленчатый вал имел два хода, смещенных друг относительно друга на 180 градусов, и поддерживался двумя основными подшипниками. Чтобы сбалансировать коленчатый вал, Эсно-Пельтри оставил его шатунную шейку сплошной для ряда с дополнительным цилиндром, а шатунная шейка ряда с меньшим числом цилиндров была просверлена и была полой.

Двигатель имел диаметр цилиндра 85 мм и ход поршня 95 мм. Общий рабочий объем семи цилиндров составляет 3,8 литров. Двигатель, масса которого составляла 68 кг, при 1500 оборотах в минуту развивал мощность 30 л.с. (22 кВт). Также была изготовлена пятицилиндровая версия с тремя цилиндрами в первом ряду и двумя во втором. Данный двигатель массой 54 кг и рабочим объемом 2,7 литра при 1500 оборотах в минуту развивал мощность 20 л.с. (15 кВт). Другая версия состояла из двух пятицилиндровых двигателей, соединенных в передней части с образованием 10-цилиндрового мотора. Каждая группа двигателя имела свой собственный впускной коллектор, питавший пять цилиндров. 10-цилиндровый двигатель при 1500 оборотах в минуту развивал мощность 50 л.с. (37 кВт); рабочий объем двигателя составлял 5,4 литров, масса – 97 кг. Некоторые источники указывают, что подобное соединение было применено к семицилиндровым двигателям для создания 14-цилиндрового двигателя, но подтверждений этому найти нее удалось. Согласно источникам, рабочий объем 14-цилиндрового двигателя составлял 7,5 литров, а развиваемая мощность – 70 л.с. (52 кВт).

Пяти- и семицилиндровыми двигателями оснащались несколько ранних самолетов (компаний R.E.P., Bléroit, Kapferer-Paulhan и Breguet), но маловероятно, что 10-цилиндровый двигатель когда-либо летал. В 1908 году за создание семицилиндрового двигателя R.E.P. Робер Эсно-Пелтери получил награду Французского общества гражданских инженеров (Société des ingénieurs civils de France). Однако одиночный клапан цилиндра работал неудовлетворительно, и к 1909 году его конструкция была переработана.

на данном виде сбоку 10-цилиндрового двигателя R.E.P. показано, что он состоит из двух пятицилиндровых двигателей, передние части которых соединены болтами. Обратите внимание на расположение коромысла клапана и на одиночный клапан. Изображенный двигатель был оснащен магнето

оснащенный зажиганием с катушкой индуктивности 10-цилиндровый двигатель R.E.P.; вид ¾ сзади. Обратите внимание, что каждая секция двигателя имеет свой впускной коллектор и карбюратор

В обновленных двигателях было по два клапана на цилиндр, но они по-прежнему приводились в действие одним коромыслом. Впускной клапан находился в передней части цилиндра, а выпускной – в задней. Коромысло поворачивалось между клапанами так, что открывало впускной клапан, а затем качалось назад, чтобы потянуть вниз выпускной клапан, чтобы открыть его. Это было достигнуто за счет установки рифленого кулачкового диска, который позволял толкателю совершать возвратно-поступательные движения.

Диаметр цилиндра и ход поршня были увеличены до 100 мм и 140 мм. Пятицилиндровый двигатель рабочим объемом 5,5 литров на 1400 оборотах в минуту развивал мощность 60 л.с. (45 кВт). Семицилиндровый двигатель с рабочим объемом 7,7 литров производил 90 л.с. (67 кВт) при 1400 оборотах в минуту. Нет никаких указаний на то, что была предпринята какая-либо попытка соединить эти двигатели. В цилиндрах были изменены ребра охлаждения, а свечи зажигания были перемещены в головки цилиндров. Вместо катушки зажигания использовались магнето.

Также были обновлены системы подачи воздуха и топлива и выпуска отработанных газов. Впускной воздух подавался из картера (где он подогревался), через распределитель, а затем в переднюю часть каждого цилиндра. Выхлопные газы собирались в патрубках, размещенных в задней части каждого цилиндра, и направлялись в сторону от кабины пилота. Благодаря многочисленным изменениям масса двигателей увеличилась: у пятицилиндрового двигателя она достигла 110 кг и у семицилиндрового двигателя – 130 кг. Обновленный веерообразный двигатель R.E.P. во время различных стендовых испытаний без проблем непрерывно проработал в течение 10 часов.

Пятицилиндровый двигатель казался более удачным из двух и был установлен на ряде самолетов (R.E.P. и Farman-Neubauer). Данный двигатель был установлен на Vickers R.E.P., который стал первым самолетом, изготовленным концерном Vickers, и мог бы стать первым самолетом, совершившим полет в Антарктиде, если бы не получил повреждения во время демонстрационного полета в Австралии. Несмотря на это, бескрылый «виккерс» был доставлен в Антарктиду и использовался в качестве моторных саней, но без особого успеха. Останки этого самолета были вновь обнаружены в Антарктиде в январе 2010 года.

Vickers R.E.P. в Антарктиде, 1911 год. Каждый цилиндр двигателя имеет два клапана, а сам двигатель имеет уникальную систему впуска

В 1911 году Эсно-Пельтри переориентировал свои интересы на создание полноценных радиальных двигателей, создав пяти- и семицилиндровые двигатели. Веерообразные полурадиальные двигатели были сняты с производства в 1912 году. Через нескольких лет Робер Эсно-Пельтри перестал проектировать поршневые двигатели, поскольку его больше интересовала ракетная техника. Несколько веерообразных двигателей R.E.P. до сих пор хранятся в музеях. Среди них семицилиндровый двигатель, которым оснащен оригинальный самолет 1907 года R.E.P. 1. В настоящий момент этот самолет хранится в парижском Национальном музее искусств и ремёсел (Musée national des Arts et Métiers). В этом музее может также храниться еще один представленный в разрезе оригинальный семицилиндровый двигатель. Обновленный пятицилиндровый двигатель установлен на лишенном обшивки моноплане 1910 года R.E.P. Type D, который хранится в Музее авиации и космонавтики (Musée de l’Air et de l’Espace), Ле Бурже, Франция.

Обновленный пятицилиндровый двигатель R.E.P., сохранившийся в моноплане R.E.P. Type D, который хранится в Музее авиации и космонавтики. Обратите внимание на два клапана на каждом цилиндре и расположение коромысла. На данном снимке можно увидеть уникальную систему впуска, в которой воздух забирался из картера и подавался в цилиндры по медным трубкам. В задней части двигателя можно увидеть отдельные патрубки (снимок Джона Мартина [John Martin] от Исторического общества авиационных двигателей [Aircraft Engine Historical Society])

созданные Робером Эсно-Пельтри самолет R.E.P. 1 и его двигатель хранятся в Национальном музее искусств и ремёсел (снимок PHGCOM от Wikimedia Commons)

Примечание: Во многих источниках перечислены различные комбинации диаметра цилиндра и хода поршня веерообразных двигателей R.E.P.. В некоторых источниках указывается, что некоторые из ранних двигателей имели ход поршня 90 мм, в то время как в других указывается, что обновленные двигатели имели диаметр цилиндра 110 мм и ход поршня 160 мм. Хотя возможно, что такие комбинации диаметра и хода поршня были реализованы, было найдено мало подтверждающей информации.

Источники:

1. 1. 1. “Moteur Extra-Léger a Explosion” by Robert Esnault-Pelterie, Mémoires et Compte Rendu des Travaux de la Société des ingénieurs civils de France Bulletin (December 1907)
      2. Les aéroplanes et moteurs R.E.P. by Gérard Hartmann (4 MB pdf)
      3. Les Moteurs a Pistons Aeronautiques Francais Tome I by Alfred Bodemer and Robert Laugier (1987)
      4. “The First Paris Aeronautical Salon: Engines for Aeroplanes” Flight (16 and 23 January 1909)
      5. Aero Engines by G. A. Burls (1916)
      6. http://aviatechno.net/bib/001n_les_moteurs_aviation.php
      7. http://www.nmspacemuseum.org/halloffame/detail.php?id=7
      8. http://en.wikipedia.org/wiki/Vickers_R.E.P._Type_Monoplane

источник: https://oldmachinepress.com/2014/09/04/r-e-p-fan-semi-radial-engines/