Мощность, скорость, высота... Авиационный двигатель Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major.
Мощность. Едва-ли не основной показатель двигателя. И сегодня речь пойдет о настоящей мощности, неистовой, вульгарно драматичной. но для начала - пролог.
Разработка и применение поршневых авиационных боевых двигателей имеет свою специфику. Мотор должен отвечать ряду требований:
1 - быть легким. Только соблюдая высокую весовую культуру конструкторы смогут построить хороший истребитель или бомбардировщик не перетяжеленный огромным маломощным мотором. Ведь он также должен нести нагрузку, быть маневренным и т.д
2 - быть мощным - вытекает из первого пункта. Больше мощности значит больше скорости, больше полезной нагрузки можно взять на борт.
3 - живучесть. Двигатель должен доставить самолет на аэродром даже в том случае, если в него попала пуля, осколок снаряда, происходит утечка рабочих жидкостей, выбит один или несколько цилиндров. Ведь важнее всего - сохранить экипаж.
4- наименьшее лобовое сопротивление при высоких показателях мощности и малом весе.
Сопротивление воздуха растёт пропорционально квадрату скорости. И здесь я упомяну одну особенность. Подавляющее большинство поршневых моторов, которые устанавливались на боевые самолеты в период с 30 по 40 года 20 века имели воздушное или жидкостное охлаждение. В случае использования на истребителе двигателя с жидкостной системой охлаждения сопротивление воздуха было меньше, т.к его мидель (поперечное сечение летательного аппарата) был уже. Однако в бою шальная пуля могла пробить радиатор и спустя 3-4 минуты двигатель перегревался и заклинивал. А вот в случае со звездообразным мотором воздушного охлаждения все было с точностью до наоборот. Он имел менее плавные обводы, но из-за отсутствия развитой системы охлаждения выдерживал большие повреждения.
В американской авиации в отдельные годы предпочтение отдавалось звездообразным моторам в следствии вышеупомянутых и других причин. Во время второй мировой войны основными поставщиками силовых установок для флота, корпуса морской пехоты и ВВС были фирмы Curtiss-Wright (серия моторов Wright R2600, R3350 )и Pratt & Whitney. О последней мы и будем говорить.
Как водиться, военным нужно все самое лучшее. Командование всегда стремится иметь преимущество над противником в вооружение - вследствие чего неустанно ведется разработка новых самолетов, что влечет за собой выпуск более мощных моторов, новых видов бомб, ракет и т.д. Так - в начале ноября 1940 началась разработка двигателя R4360. В конце 1941-го были готовы первые тестовые образцы, выполнившие норматив - 500 часов работы на номинальном режиме + 176 часов на холостом ходу + 1412 часов работы одного цилиндра на номинальном режиме для тестирования теплового режима. В свой первый полет "уосп майор" отправился 25 мая 1942 подняв в воздух самолет Vultee Vengeance V-85. В 1942 году двигатель был запущен в производство, а в 1943 году десять моторов были поставлены в качестве экспериментальных для самолетов-прототипов. В целом, во время испытаний агрегат показал себя хорошо. Что не удивительно - Pratt & Whitney имела большой опыт в создании звездообразных моторов. Чего стоит одна серия R2800, ставшая основной для многих легендарных истребителей и бомбардировщиков...корсар, хеллкет, тандерболт, A26, AM1 mauler, футуристичный экспериментальный Northrop XB-35 и его конкурент - миротворец B36. Конечно, возникали некоторые трудности в напряжениях коленчатого вала и недостатка масла в районе его первого подшипника, и маслосъемных колец. Четырёхрядная конфигурация имела проблему с отводом тепла, что снижало надежность - В конечном счете это требовало частой замены цилиндров и усложняло обслуживание.
Pratt Whitney R-4360 Wasp Major стал вершиной развития поршневых двигателей и даже с наступление реактивной эры еще долгое время мог на равных конкурировать с современными агрегатами. Ранние модели реактивных двигателей имели множество недостатков - низкую тягу, высокую массу, малый ресурс, огромный расход горючего и недостаточную динамику разгона на скоростях ниже 600 км/ч. Если бы R4360 поступил на вооружение в 1942-1943 году в качестве основного мотора для корсаров и хеллкетов, то, вероятно, ни у одного немецкого и японского истребителя не было бы шансов выжить при атаках американских пилотов.
Судите сами. 28 цилиндровые монстры (4 звезды, в каждой по 7 цилиндров.) при рабочем объеме 71,5 литров в ранних версиях производили 3000 лошадиных сил. Для сравнения - корсар (серийная модификация F4U-4) с двигателем R-2800-18W серии С и четырехлопастным винтом Hamilton Standard диаметром 4013 мм, был способен развить скорость 683 км/ч при взлетной мощности 2070 л.с. С впрыском воды в цилиндры показатель кратковременно увеличивался до 2450 л.с. а скорость до невероятных 717 км/ч! Можете представить, что было бы при 3000 л.с ? Поздние же модификации R4360 легко генерировали 3800 и более л.с. Не стоит думать, что американские военные не предпринимали попыток оснастить машины более мощными "звездами". Достаточно вспомнить xp72, что должен был представлять дальнейшее развитие p47 - под индексом R-4360-13 его пламенное сердце продемонстрировало скорость в 789 км/ч. Но изменившийся характер войны привел к тому, что потребность в столь неистовых показателях отпала, а с усовершенствованием реактивных моторов поршневые навсегда ушли из боевой авиации.
Теперь поговорим о конструкции. R4360 оснащался механическим нагнетателем с передаточным отношением 6.374:1 к оборотам двигателя, в некоторых модификациях дополненным двумя турбокомпрессорами. Каждый ряд цилиндров был немного смещен относительно другого для лучшего охлаждения. Воздушный винт приводился в движение через редуктор с соотношением 0.375:1 дабы законцовки не достигали сверхзвуковых скоростей при вращении увеличивая сопротивление и снижая скорость. По данным заводских испытаний силовая установка могла успешно работать 1 час при чрезвычайной боевой мощности мощности 4850 л.с , 22 часа при мощности 4400 л.с, 50 часов при мощности 3500 л.с и 100 часов при номинальных 3000 л.с
ТТХ
- Тип: радиальный поршневой звездообразный двигатель воздушного охлаждения.
- 28 цилиндров (4 ряда по 7 цилиндров)
- 2 клапана на цилиндр
- Зажигание два магнето Scintilla S14RN-15. Зазор свечи зажигания 0,011 "- 0,014"
- Номинальная мощность: 2237 кВт (3000 л.с.) при 2700 об / мин. До 4300 л.с в поздних версиях.
- Удельная мощность: 0,99 л.с. см3 / дюйм3 (45 кВт / лс)
- Степень сжатия: 6,7: 1
- Отношение мощности к весу: 1,11 л.с. / фунт (1,82 кВт / кг)
- Рабочий объем двигателя: 71,5 л (4360 куб. Дюймов).
- Диаметр цилиндра и ход поршня: 146 мм (5,8 дюйма) x 152 мм (6 дюймов)
- Сухой вес 1585 кг (3490 фунтов). Вес с пропеллером 3623 кг (7 988 фунтов), без пропеллера 2948 кг (6 500 фунтов)
- Размеры двигателя - диаметр 137,2 см (54 дюйма), длина 245,6 см (96,69 дюйма)
- Нагнетатель: одноступенчатый центробежный нагнетатель с переменной скоростью вращения
- Турбокомпрессор: General Electric CHM-2 (опционально)
• Топливная система: карбюратор Bendix-Stromberg PR-100E2 с системой поддержания постоянного давления топлива
• Тип топлива: авиационный бензин с октановым числом 115/145
• Масляная система: сухой картер
- Данные по распределительным валам (Cam Timing)
- Intake Opens 64° BTC
- Intake Closes 76° ABC
- Exhaust Opens 135° BBC
- Exhaust Closes 79° ATC
- Intake Duration 320°
- Exhaust Duration 394°
- Overlap 143°
Сегодня такой мотор можно увидеть в музее U.S. Marine Corps Aviation Museum. Всего, в период с 1944 по 1955 год было изготовлено более 18000 экземпляров. Как уже отмечалось , он использовался на боевых самолетах. Но и гражданские машины также ими комплектовались. Ниже приведен список основных летательных аппаратов с данным агрегатом:
- Aero Spacelines Mini Guppy и Pregnant Guppy
- Boeing 377 Stratocruiser, B-50 Superfortress, C-97 Stratofreighter, KC-97 Stratofreighter, XF8B, XB-44 Superfortress
- Convair B-36 и транспортный XC-99
- Curtiss XBTC
- Douglas C-74 Globemaster, C-124 Globemaster II, TB2D Skypirate
- Fairchild C-119 Flying Boxcar, XC-120 Packplane
- Goodyear F2G "Super" Corsair
- Hughes H-4 Hercules ("Spruce Goose" - знаменитый 8-ми моторный гигант из фильма Авиатор с Леонардо ДиКаприо), Hughes XF-11 (из того же фильма)
Источник фото - интернет. Все права на фото принадлежат их владельцам. Оригинал документа - http://www.enginehistory.org/Piston/P&W/R-4360/R-4360History.pdf
Жду ваших комментариев. Если заметка понравиться - буду писать и о других моторах. Автомобильных гоночных и авиационных - там есть, что рассказать )
P/S. Авиационную тематику я полюбил в 2014 году, когда начал сражаться с другими пилотами на виртуальных просторах War Thunder. И дабы быть в курсе всех плюсов и минусов разных самолетов -начал читать. Но лишь сейчас я осторожно пробую писать об авиации, т.к стал лучше в ней разбираться :)
