В 1928 году компания D. Napier & Son (Napier) заключила контракт с независимым конструктором авиационных двигателей Фрэнком Бернардом Хэлфордом на разработку авиационных двигателей общим рабочим объемом от 404,09 до 718,37 кубических дюймов (от 6,62 до 11,77 л). Первыми разработками Хэлфорда для компании Napier были 16-цилиндровый Н-образный двигатель Rapier (внутрифирменное обозначение E93) образца 1929 года, за которым последовал инвертированный шестицилиндровый двигатель Javelin (внутрифирменное обозначение E97) образца 1931 года.
Примерно в 1932 году Фрэнк Хэлфорд и руководство компании Napier достигли нового соглашения, и была начата разработка двигателей общим рабочим объемом более 718,37 кубических дюймов (11,77 л). Первым из этих двигателей была 24-цилиндровая версия авиамотора Rapier с увеличенным диаметром цилиндра и удлиненным ходом поршня. Этот двигатель получил название Dagger и в компании Napier внутрифирменное обозначение E98. Также этот двигатель был известен под обозначением Napier-Halford Dagger. Как и Rapier, двигатель Dagger имел воздушное охлаждение и представлял собой высокооборотный авиационный двигатель с множеством небольших цилиндров и минимальной площадью поперечного сечения. Фрэнк Хэлфорд был убежден, что двигатель меньших размеров, работающий на более высоких оборотах, будет развивать ту же мощность, что и двигатель больших размеров, работающий на более низких оборотах.
Двигатель Dagger имел вертикальную Н-образную конфигурацию с четырьмя блоками цилиндров по шесть цилиндров в каждом. Алюминиевый картер, состоящий из двух частей, был разделен горизонтально по центру. Две половины картера поддерживали левый и правый коленчатые валы с помощью семи коренных подшипников каждая. Восьмой подшипник коленчатого вала был расположен в корпусе редуктора. Каждый цельный шестихколенчатый коленвал взаимодействовал с одним вертикальным и одним инвертированным блоками цилиндров. Коленчатые валы были фазированы друг относительно друга под углом 30 градусов при этом рабочие ходы происходили последовательно между двумя коленчатыми валами. В двигателе использовались вильчатые и внутренние шатуны: вильчатые шатуны взаимодействовали с тремя верхними передними цилиндрами левой стороны двигателя и тремя верхними задними цилиндрами правой стороны двигателя. Цилиндрические шестерни в передней части каждого коленчатого вала соединялись с шестерней большего размера, прикрепленной к валу воздушного винта, который вращался с частотой, составлявшей 0,372 частоты вращения коленчатого вала. При взгляде сзади оба коленчатых вала вращались по часовой стрелке, а вал воздушного винта вращался против часовой стрелки.
Отдельные цилиндры изготавливались из кованых стальных стволов и головок из литого алюминия. Головки каждого блока цилиндров сначала были установлены на общий картер распределительного вала, а затем каждая из них была закреплена на своем цилиндре с помощью четырех шпилек, выступающих из картера вокруг отверстия цилиндра. Между головкой цилиндра и стволом располагалось алюминиевое уплотнительное кольцо. Цилиндры имели степень сжатия 7,75 к 1, и каждый цилиндр имел один впускной и один выпускной клапан с натриевым охлаждением. Впускной канал находился на внутренней стороне цилиндра, а выпускной канал – на внешней стороне. Клапаны каждого блока цилиндров приводились в действие с помощью коромысел и толкателей от одного верхнего распределительного вала. Саморегулирующиеся толкатели гидравлических клапанов были разработаны Фрэнком Хэлфордом. Каждый распределительный вал приводился в движение с помощью вертикального вала и конических шестерен, расположенных в задней части двигателя.
Каждый цилиндр был оснащен двумя свечами зажигания; на внешней стороне цилиндра была установлена одна свеча зажигания, а на внутренней – другая. Свечи зажигания запускались с помощью двух магнето, установленных на корпусе редуктора. На задней части двигателя был установлен корпус привода вспомогательных агрегатов. Вал, шедший назад от вала воздушного винта, приводил в действие приводной механизм вспомогательных агрегатов. От корпуса приводились в действие распределительные валы, магнето, нагнетатель, генератор, масляный и топливный насосы, а также различное вспомогательное оборудование. Односкоростной нагнетатель всасывал воздух через карбюратор с нисходящим потоком воздуха и сжимал топливно-воздушную смесь с помощью лопастного колеса. Топливно-воздушная смесь выходила из корпуса нагнетателя через верхний и нижний каналы в картере. Эти каналы были расположены между верхним и нижним блоками цилиндров и каждый из них имел по шесть выпускных отверстий. Т-образный коллектор, прикрепленный к каждому выпускному отверстию, подавал топливно-воздушную смесь в два цилиндра, по одному на каждом ряду.
Для охлаждения двигателя воздух подавался между верхним и нижним цилиндрами. Перегородки направляли поток воздуха через встроенные ребра охлаждения цилиндров к внешним сторонам блоков цилиндров. Охлаждающий воздух выходил через створки капота, расположенные на его бортах за двигателем. В картер с каждой стороны двигателя были встроены две установочные площадки для облегчения крепления двигателя к моторной раме. Две накладки с каждой стороны корпуса привода вспомогательных агрегатов использовались для формирования третьей установочной площадки двигателя.
Двигатель Napier Dagger I (внутрифирменное обозначение E98) имел диаметр цилиндра 3,8125 дюйма (96,8 мм) и ход поршня 3,75 дюйма (95,3 мм). Объем каждого цилиндра составлял 42,8 кубических дюйма (0,70 л), а общий рабочий объем двигателя Dagger составлял 1027 кубических дюймов (16,84 л). На высоте 12 000 футов (3658 м) при 4000 оборотах в минуту двигатель развивал максимальную мощность 705 л.с. (526 кВт). При 3500 оборотах в минуту двигатель Dagger I развивал номинальную мощность в 630 л.с. (470 кВт) на высоте 10 000 футов (3048 м) и 570 л.с. (425 кВт) на уровне моря. Двигатель имел длину 80 дюймов (2,03 м), ширину 22,5 дюйма (0,57 м) и высоту 45,125 дюйма (1,15 м). Масса двигателя Dagger I составляла 1280 фунтов (581 кг).
Пока разрабатывался двигатель, был построен и испытан двухцилиндровый испытательный мотор, представлявший собой пару из верхнего и нижнего цилиндров двигателя Dagger. За этим испытательным мотором последовал комплектный 24-цилиндровый двигатель, который впервые был запущен примерно в начале 1933 года. Dagger I был установлен на двухместный легкий бомбардировщик-биплан Hawker Hart (K2434), который стал летающей лабораторией по тестированию работы двигателя. Hawker Hart (K2434) с двигателем Dagger совершил свой первый полет 17 декабря 1933 года. Двигатель испытывал проблемы с вибрацией и надежностью, и позже был заменен на Dagger II.
Компания Napier продолжила развитие линейки двигателей Dagger. Следующий вариант Dagger (в компании Napier ему было присвоено внутрифирменное обозначение E104) представлял собой испытательный мотор с увеличенным диаметром цилиндра до 4 дюймов (102 мм). Это увеличило рабочий объем двигателя на 104 кубических дюйма (1,70 л) до 1131 кубического дюйма (18,53 л). Похоже, что испытательный мотор E104 был изготовлен с использованием деталей и узлов двигателя Dagger I, но этот двигатель так и не был запущен в производство.
Dagger II представлял собой усовершенствованную версию двигателя Dagger I с дополнительным наддувом для больших высот. На высоте 12250 футов (3734 м) с наддувом 1,5 фунтов на квадратный дюйм (0,10 бар; 10,3 кПа) двигатель развивал максимальную мощность 760 л.с. (567 кВт) при 4000 оборотах в минуту. Номинальная мощность на высоте 10000 футов (3048 м) и с использованием того же наддува двигателя составляла 695 л.с. (518 кВт) при 3500 оборотах в минуту. На взлете двигатель, используя наддув 3,0 фунта на квадратный дюйм (0,21 бар; 20,7 кПа) развивал мощность 710 л.с. (529 кВт) при 3500 оборотах в минуту. Расход топлива на крейсерской мощности составлял 0,420 фунта на л.с. в час (255 г/кВт×ч). Масса двигателя Dagger II составляла 1305 фунтов (592 кг). Первый запуск двигателя состоялся в начале 1934 года, а 18 июня 1934 года Dagger II прошел 10-часовые типовые испытания. Установленный на Hawker Hart (K2434) двигатель Dagger II впервые оказался в воздухе в январе 1935 года. Как и Dagger I, Dagger II нуждался в дальнейшей доработке и поэтому в серийное производство запущен не был.
Dagger III (в компании Napier ему было присвоено внутрифирменное обозначение E105) представлял собой версию двигателя Dagger II с умеренным наддувом. На высоте 5000 футов (1524 м) и с наддувом 2,25 фунтов на квадратный дюйм (0,15 бар; 15,5 кПа) двигатель развивал максимальную мощность 805 л.с. (600 кВт) при 4000 оборотах в минуту. На высоте 3500 футов (1067 м) с тем же наддувом номинальная мощность двигателя составляла 725 л.с. (541 кВт) при 3500 оборотах в минуту. На взлете двигатель, используя наддув 3,5 фунта на квадратный дюйм (0,21 бар; 24,1 кПа) развивал мощность 755 л.с. (563 кВт) при 3500 оборотах в минуту. Расход топлива на крейсерской мощности составлял 0,448 фунта на л.с. в час (273 г/кВт×ч). Hawker Hart (K2434) вновь выступил в роли летающей лаборатории, и установленный на него двигатель Dagger III впервые поднялся в воздух примерно в сентябре 1935 года. Усовершенствованный двигатель оказался надежным и был выбран для установки на двухместный легкий бомбардировщик и самолет связи Hawker Hector. Помимо использования в качестве летающей лаборатории Hawker Hart (K2434) также был применен для разработки капота и установки двигателя на биплан Hawker Hector. Двигатель Dagger III был запущен в серийное производство в 1936 году. Первый полет Hawker Hector совершил 14 февраля 1936 года, и таких машин в общей сложности было изготовлено 179 экземпляров. К июню 1937 года двигатель Dagger III прошёл 100-часовые испытания при 4000 оборотах в минуту. Его первоначальная мощность была рекордной – 850 л.с. (634 кВт). Двигатель был выбран для установки на истребитель-моноплан Martin-Baker MB2, совершившего первый полет 3 августа 1938 года. К сожалению, был изготовлен только один прототип, и MB2 в серийное производство запущен не был. Самолеты Hawker Hector приняли участие во Второй Мировой войне, но из-за тесного капота и проблемного двигателя Dagger III самолет требовал дополнительного обслуживания и никогда не пользовался популярностью у наземного персонала.
В 1937 году в очередной вариант двигателя Dagger было внесено несколько серьезных изменений, что привело к изменению внутрифирменного номера на E108. Двигатель получил нагнетатель с двумя входами и двусторонней крыльчаткой и карбюратор с восходящим потоком воздуха. Корпус редуктора воздушного винта был изменен для установки винта изменяемого шага; редуктор был перемещен вверх и установлен примерно на 3,5 дюйма (90 мм) выше центральной линии двигателя. Поднятый вал воздушного винта позволил использовать пропеллер большего диаметра. В результате перемещения вала воздушного винта и изменения конструкции корпуса редуктора привели к тому, что вал привода вспомогательных агрегатов взаимодействовал с левым коленчатым валом, а правый коленчатый вал приводил в движение магнето и распределители, установленные на носовой части корпуса. Передаточное число редуктора воздушного винта было снижено до 0,308. Новые цилиндры имели более тонкие и многочисленные ребра охлаждения. Степень сжатия цилиндров была немного уменьшена до 7,5 к 1. На каждой стороне корпуса вместо ранее использовавшихся двух установочных площадок появилась одна установочная площадка. На высоте 9750 футов (2972 м) двигатель Dagger (E108) развивал мощность 935 л.с. (697 кВт) при 4100 оборотах в минуту и получил дальнейшее развитие как Dagger VIII.
Для двигателя Dagger VIII в компании Napier был разработан носовой обтекатель с воздуховодами, расположенными между верхним и нижним цилиндрами. Это было сделано для того, чтобы обеспечить правильное охлаждение установленного на самолете двигателя. Первый пуск двигателя Dagger VIII (в компании Napier ему было присвоено внутрифирменное обозначение E110) в 1938 году и на высоте 8750 футов (2667 м) с давлением наддува 5,0 фунтов на квадратный дюйм (3,4 бар; 34,5 кПа) развивал максимальную мощность 1000 л.с. (746 кВт) при 4200 оборотах в минуту. На высоте 9000 футов (2743 м) с давлением наддува 4,0 фунта на квадратный дюйм (0,28 бар; 27,6 кПа) двигатель развивал мощность 925 л.с. (690 кВт) при 4000 оборотах в минуту. На взлете двигатель, используя наддув 6,0 фунтов на квадратный дюйм (0,41 бар; 41,3 кПа) развивал мощность 955 л.с. (712 кВт) при 4200 оборотах в минуту. На высоте 7000 футов (2134 м) с наддувом 3,5 фунтов на квадратный дюйм (0,24 бар; 24,1 кПа) крейсерская мощность двигателя составляла 830 л.с. (619 кВт) при 3600 оборотах в минуту. Расход топлива на крейсерской мощности составлял 0,420 фунта на л.с. в час (255 г/кВт×ч). Двигатель Dagger VIII имел длину 73,9 дюйма (1,88 м), ширину 24,4 дюйма (0,62 м) и высоту 47,8 дюймов (1,21 м). Масса двигателя составляла 1390 фунтов (630 кг).
В марте 1937 года двигатель Dagger VIII был выбран в качестве силовой установки проекта двухмоторного моноплана-бомбардировщика, который впоследствии стал известен под обозначением Handley Page HP.53 Hereford I. В августе 1937 года было заказало 100 самолетов Hereford, который представлял собой оснащенный двигателями Dagger бомбардировщик HP.52 Hampden. Выбор двигателя Dagger был обусловлен скорее необходимостью, чем желательностью. В связи с большим количеством военных заказов, «посыпавшихся» на британскую авиапромышленность в конце 1930-х годов, возникла необходимость в альтернативной силовой установке для замены двигателей Bristol Pegasus – стандартной силовой установки бомбардировщиков Hampden. Прототип HP.53 (L7271) совершил свой первый полет 8 октября 1938 года. Во время летных испытаний возникли проблемы с охлаждением, поэтому капоты несколько раз модифицировались и переделывались. Первый серийный бомбардировщик Hereford I (L6002) совершил свой первый полет 17 мая 1939 года. Постоянные проблемы с двигателями Dagger привели к тому, что большая часть из 100 заказанных бомбардировщиков Hereford была оснащена двигателями Pegasus, поскольку компания Bristol смогла организовать их массовое производство. Те немногие HP.53, которые сохранили двигатели Dagger, использовались в основном в качестве учебных. Двигатель Dagger VIII также был установлен на одномоторные бомбардировщик Fairey Battle (K9240) с целью испытаний двигателя. Battle (K9240) с двигателем Dagger VIII совершил свой первый полет в ноябре 1938 года.
Последним представителем линейки Dagger был двигатель, которому в компании Napier было присвоено обозначение E112. Это был увеличенный двигатель Dagger с диаметром цилиндра 4,0625 дюйма (103 мм), ходом поршня 3,9375 дюйма (100 мм) и общим рабочим объемом 1225 кубических дюймов (20,07 л). Конструкция двигателя E112 была разработана примерно в 1939 году и, возможно, была развитием E104. Но, вероятнее всего, E112 так и не был реализован в металле.
Как и в случае с двигателем Rapier, на земле охлаждение двигателя Dagger было затруднительным. Температура головок цилиндров часто достигала верхнего предела до того, как температура масла достигала своего нижнего предела. В результате самолет взлетал со слишком низкой температурой масла. Это влияло на текучесть масла и приводило к выходу из строя различных внутренних компонентов двигателя. Dagger не достиг того уровня успеха, который гарантировал бы двигателю массовое производство. Однако количество выпущенных двигателей Rapier и Dagger оказалось достаточным, чтобы компания Napier смогла продолжить свою деятельность. В министерстве авиации были сторонники концепции мощного, компактного, высокооборотного авиационного двигателя с небольшой площадью поперечного сечения и продолжали поддерживать компанию Napier и Фрэнка Хэлфорда. К 1939 году в ожидании войны в Европе компания Napier была полностью сосредоточена на разработке двигателя Sabre мощностью 2000 л.с. (1491 кВт). Хотя опыт работы, полученный при создании семейства 24-цилиндровых Н-образных двигателей воздушного охлаждения Dagger, внес свой вклад в разработку 24-цилиндрового Н-образного двигателя жидкостного охлаждения Sabre, эти авиамоторы были очень разными.
В заключение следует сказать, что двигатель Dagger II удалось сохранить и в настоящее время он хранится в Национальном музее авиации и космонавтики при Смитсоновском институте. Также сохранились два двигателя Dagger VIII; один является частью экспозиции Музея Королевских ВВС в Лондоне, Англия, а другой является частью коллекции Музея науки в Роутоне, Англия.
Официальная группа сайта Альтернативная История ВКонтакте
Телеграмм канал Альтернативная История
Читайте также:
Источник: https://alternathistory.ru/aviaczionnye-dvigateli-napier-h-24-dagger-velikobritaniya/
👉 Подписывайтесь на канал Альтернативная история ! Каждый день — много интересного из истории реальной и той которой не было! 😉