Прежде чем писать о будущем малой паросиловой техники, хочу завершить серию статей о славном прошлом такой отрасли техники и инженерного искусства.
Сегодня будет самолет биплан с паровой машиной. Невероятно - но такое было. Чтобы не писать что то лишнее от себя, просто скопирую соответствующий раздел из книги П. Дузя "Паровой двигатель в авиации" издания 1939 года. В СССР выходила даже такая книга! А так же дам в качестве иллюстрации нужные странички из американских научных журналов за 1932 и 1933 год. Полагаю - многим будет интересно это все прочитать. Эта статья является естественным продолжением развития новых вариантов малых паросиловых установок на автомобилях и тракторах, отрасль которых достаточно бурно и интересно развивалась в первой половине 20-го века- об этом читай в этой статье про паровые авто
АЭРОПЛАН БРАТЬЕВ БЕСЛЕР С ПАРОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
Вильям Беслер и его брат Джордж Беслер совместно с Авиационной школой Боинг осуществили предложение известного конструктора парового автомобиля Абнера Добля о возможности использования его паровой установки для самолета. Патент был куплен у Добля фирмой Беслер еще в момент организации производства паровых машин, главным образом, для автомотрис. Первые сведения о работах братьев Беслер над применением паросиловой установки к аэроплану появились еще в 1930 г. Но довести свое дело до конца им удалось лишь в начале 1933 г. Для этих целей был приспособлен старый биплан Тревел-Эйр, на котором раньше был установлен мотор ОХ-5 фирмы Кертис. Этому предшествовало несколько лет серьезной предварительной работы. Достаточно сказать, что братьям Беслер пришлось достроить и испытать несколько паровых котлов и паровых машин.
Братья Беслер взяли за основу уже описанную нами паровую машину Добля. Это была двухцилиндровая машина компаунд двойного действия с V-образным расположением цилиндров под углом в 90 град . Отсечка пара совершалась на половине хода поршня. Машина имела направляющие крейцкопфы и вспомогательный привод. Основные размеры машины следующие: диаметр цилиндра высокого давления 4 1/4 дюйма (108 мм), диаметр цилиндра низкого давления 5 дюймов (127 мм), ход поршня в каждом цилиндре равен З дюймам (76,2 мм). Двигатель работает при температуре пара 300—400 град и давлении 75 кг/см2. Машина снабжена реверсивным механизмом, при помощи которого можно легко и быстро изменять направление вращения вала машины с винтом не только в полете, но и при посадке самолета.
Двигатель помимо пропеллера приводит в движение через соединительную муфту вентилятор, нагнетающий воздух в горелку. При старте пользуются небольшим электрическим моторчиком. Относительно мощности этой машины в нашей печати появились самые разноречивые сведения. В действительности машина развивала мощность в 90 л. с., но в условиях известной форсировки котла ее мощность можно довести до 135 л. с. Общий вес паровой машины 180 фунтов (80 кг). Это составляет 0,95 кг на 1 л. с. веса только одной машины (без котла, конденсатора и вспомогательной аппаратуры). Двигатель мог быть еще значительно облегчен, так как, например, его крейцкопфы и ряд других частей были сделан из чугуна. В то же время возможность легко увеличить в случае надобности мощность двигателя до 133 л. с. уменьшала удельный вес двигателя на 1 л. с. почти наполовину.
Прямоточный котел, сконструированный братьями Беслер, согнут из одной трубки. Длина змеевика —500 футов (132,4 м), причем парообразующая и перегревательная труба составляют одно целое. Давление пара в котле 125 атм. Температура пара поддерживалась около 400 300 град. В целях максимальной автоматизации работы котла был применен нормализатор или прибор, помощью которого вода впрыскивалась под известным давлением в перегреватель, как только температура пара превышала 400 град С . Котел был снабжен питательным насосом и паровым приводом, а также первичным и вторичным подогревателями питающей воды, обогреваемыми отработанным паром. Топливом служил газойль. Специальный вентилятор нагнетал воздух в горелку системы Вентури, куда одновременно подводилось горючее. Горючая смесь подавалась горелкой в топку, где она зажигалась от запальной свечи. Для запуска вентилятора имелся небольшой электрический моторчик, питаемый аккумуляторами, он же использовался в момент запуска установки для получения электрической искры для зажигания топлива. В дальнейшем вентилятор приводился в движение помощью ременной передачи непосредственно от паровой машины.
В печати утверждали , что «между включением зажигания и пуском на полный ход прошло не более 5 мин.». Фактически же надо считать даже З минуты. Котел весил кг на 1 л. с., включая жидкое топливо, воду и пр. Общий вес котла составлял 220 кг. Расположение силового агрегата на самолете показано на фиг. 128. На самолете были установлены два конденсатора. Более мощный конденсатор переделан из радиатора мотора ОХ-5 и установлен сверху фюзеляжа. Менее мощный был сделан из конденсатора парового автомобиля Добля и расположен под фюзеляжем.
Конденсаторы соединялись между собой алюминиевыми трубками, проходящими по бортам фюзеляжа. Производительность конденсаторов, как утверждали в печати, оказалась недостаточной для работы паровой машины на полном дросселе без выпуска в атмосферу «и приблизительно соответствовала 90 % крейсерской мощности». Опыты показали, что при расходе 152 литров. горючего необходимо было иметь 38 литров воды. Необходимость дальнейшего совершенствования конденсаторов признавали и сами братья Беслер. Следует отметить, что конденсаторы удалось испытать лишь при атмосферном давлении. Вес обоих конденсаторов вместе со вспомогательной аппаратурой составлял 2,45 кг/л. с. Таким образом общий вес паровой установки самолета составлял 4,5 кг на 1 л. с. По сравнению с мотором ОХ-5, работавшим на этом самолете, это давало лишний вес в ЗОО фунтов (136 кг). Не подлежит сомнению, что вес всей установки мог быть значительно снижен при облегчении деталей двигателя и конденсаторов. Нельзя забывать, что братья Беслер воспользовались паровой машиной Добля без существенных изменений её конструкции.
Велвуд Беал из летной школы Боинг, лично принимавший участие в монтаже установки на самолет, дал для редакции журнала "Scientific American" описание процесса, происходящего в установке: «Пар из котла через дроссель поступает к самому двигателю, а оттуда направляется в два конденсатора, установленных один сверху и другой снизу фюзеляжа. Из этих двух радиаторов или конденсаторов пар поступает в бак для воды. Из этого бака насос гонит воду в первичный и вторичный подогреватели. Благодаря предварительному подогреву воды часть энергии отработанного пара возвращается в систему, и это улучшает общий КПД. Пройдя через подогреватели, вода снова поступает в котел, и процесс вновь начинается сначала».
Сконструированный паросиловой агрегат прошел до установки его на самолет 30-часовое испытание на динамометре и 20-часовое испытание после того, как установка была смонтирована в фюзеляже самолета. Винт был снят с мотора ОХ-5, втулка которого была подогнана к валу паровой машины. Скорость вращения винта — 1350 об/мин.
После испытаний двигателя и котла паросиловой агрегат был установлен на биплан Тревел-Эйр, на котором 12 апреля 1933 г. Вильям Беслер стартовал с муниципального аэродрома города Окленда в Калифорнии.
В американской печати появилось следующее описание этого полета: «Взлет был нормальным во всех отношениях, а исключением было полное отсутствия шума двигателя. Фактически, когда самолет уже отделился от земли, наблюдателям казалось, что он не набрал еще достаточной скорости. На полной мощности шум был заметен не более, чем при планирующем самолете. Можно было слышать только свист воздуха. При работе на полном даре винт производил только небольшой шум. Можно было различать через шум винта звук пламени... Когда самолет шел на посадку и пересекал границу поля, то винт останавливался и пускался медленно в обратную сторону с помощью перевода реверса и последующего малого открывания дросселя. Даже при очень медленном обратном вращении винта снижение заметно становилось круче. Немедленно после касания земли пилот давал полный задний ход, который вместе с тормозами быстро останавливал машину. Краткий пробег особенно был заметен в этом случае, так как во время испытания была безветренная погода, и обычно пробег при посадке достигал нескольких сот футов. В. Беслер снова поднялся в воздух и после небольшого прямолинейного полета выключил пар для симулирования вынужденной посадки, затем снова поднялся, сделал круг над аэродромом и снова сделал посадку с очень коротким пробегом». Журнал «Aeroplane» утверждал, что пробег при посадке составил всего 30 метров.
Таким образом В. Беслер, несмотря на все конструктивные несовершенства своей установки, на старом, по существу вышедшем уже из строя самолете, совершил несколько удачных полетов. Эти полеты на деле доказали полную возможность использовании парового двигателя для нужд авиации.
