Monosoupape ( по -французски «одноклапанный» ) — роторный двигатель , впервые представленный в 1913 году компанией Gnome Engine Company (переименованной в Gnome et Rhône в 1915 году). Он использовал продуманное расположение внутренних перепускных отверстий и один выпускной клапан с толкателем для замены множества подвижных частей, которые можно было найти в более традиционных роторных двигателях, и сделал двигатели Monosoupape одними из самых надежных в эпоху. Британский авиаконструктор Томас Сопвит описал Monosoupape как «одно из величайших достижений в области авиации». [1]
Двигатели Monosoupape производились по лицензии в больших количествах в Великобритании, России, Италии и США. Были произведены две различные девятицилиндровые версии, 100 л. с. (75 кВт) 9B-2 и 160 л. с. (120 кВт) 9N, с различными рабочими объемами, что давало версии 9N с большим рабочим объемом почти цилиндрическую форму картера, а 9N также использовала двойную систему зажигания для повышения безопасности полета.
В Великобритании по лицензии было произведено 2188 единиц, а позднее в России и Советском Союзе была построена модернизированная версия мощностью 120 л. с. (89 кВт). Две из них летали на советском вертолете ЦАГИ -1ЭА с одним подъемным винтом в 1931–32 годах. [2] [3]
В отличие от других роторных двигателей, ранние двигатели Gnome, такие как Gnome Omega , Lambda и Delta, использовали уникальное расположение клапанов, чтобы исключить толкатели , которые работали во время фазы впуска цикла сгорания в более традиционных двигателях. Вместо этого один выпускной клапан на головке цилиндра управлялся толкателем, который открывал клапан, когда давление падало в конце рабочего хода. Впускной клапан, работающий под давлением, который был уравновешен противовесом для выравнивания центробежных сил, был помещен в центр головки поршня, где он открывался, позволяя топливно-воздушному заряду поступать из центрального картера двигателя.
Несмотря на свою гениальность, система имела ряд недостатков: для обслуживания впускных клапанов и правильной регулировки фаз газораспределения приходилось снимать головки цилиндров. Экономия топлива страдала по сравнению с другими роторными двигателями, поскольку впускные клапаны не могли открываться и закрываться в идеальные моменты времени.
В 1913 году Луи Сеген и его брат Лоран (инженеры, основавшие Société Des Moteurs Gnome [компанию по производству двигателей Gnome] в 1905 году) представили новую серию Monosoupape , в которой впускной клапан был исключен, а вместо него использовались поршневые порты передачи, аналогичные тем, что используются в двухтактных двигателях . Начиная с рабочего такта, четырехтактный двигатель работал нормально до тех пор, пока поршень не приближался к нижней точке своего хода (нижней мертвой точке, или НМТ), когда выпускной клапан открывался «рано». Это позволяло еще горячим сгоревшим газам сгорания «выскакивать» из двигателя, пока поршень все еще двигался вниз, сбрасывая давление выхлопных газов и предотвращая попадание выхлопных газов в картер. После небольшого дополнительного хода поршень открывал 36 небольших портов вокруг основания цилиндра, ведущих в картер , в котором находилась дополнительная топливно-воздушная смесь ( заряд ). В этот момент передачи не происходило, поскольку не было перепада давления; цилиндр все еще был открыт для воздуха и, таким образом, находился под давлением окружающей среды. Верхний клапан выпускал газы непосредственно в слипстрим , поскольку выпускной коллектор не мог быть практически установлен на вращающемся картере и цилиндрах. Отсутствие выпускного коллектора также экономило вес и предотвращало чрезмерные гироскопические силы в полете.
Во время такта выпуска продувка происходила, когда воздух, проходящий мимо внешней поверхности цилиндра, снижал давление внутри из-за прямого воздействия выпускного отверстия на поток воздуха. Поршень продолжал свой ход выпуска до тех пор, пока не была достигнута верхняя мертвая точка (ВМТ), но клапан оставался открытым. Поршень начал двигаться вниз на своем такте впуска с все еще открытым клапаном, втягивая новый воздух в цилиндр. Он оставался открытым, пока не прошел две трети пути вниз, после чего клапан закрылся, и оставшаяся часть такта впуска значительно снизила давление воздуха. Когда поршень снова открыл передаточные отверстия, низкое давление в цилиндре втянуло остаток заряда.
Заряд представлял собой чрезмерно богатую смесь воздуха, который был получен через полый коленчатый вал , и топлива, которое непрерывно впрыскивалось топливной форсункой на конце топливной линии, поступающей в картер через полый коленчатый вал. Форсунка находилась в непосредственной близости от внутреннего основания цилиндра, где располагались передаточные отверстия, и была нацелена на него. Топливная форсунка была неподвижна с коленчатым валом, а цилиндры по очереди вращались в положение. Такт сжатия был обычным.
Свеча зажигания устанавливалась горизонтально в заднюю часть цилиндра в верхней части, но не имела соединительного высоковольтного провода. Зубчатый венец с внутренними зубьями, установленный на двигателе, приводил в действие неподвижный магнето, установленный на противопожарной перегородке, выходной вывод высокого напряжения которого находился в непосредственной близости от выводов свечи зажигания, когда они проходили мимо. Такое расположение устраняло необходимость в распределителе и высоковольтной проводке, которые можно найти в обычных механически синхронизированных системах зажигания . Этот зубчатый венец также приводил в действие масляный насос, который подавал масло на все подшипники , и через полые толкатели к коромыслам и клапанам, а также приводил в действие воздушный насос, который нагнетал давление в топливный бак. Более поздние двигатели Gnome 9N мощностью 160 л. с. (120 кВт) имели двойную систему зажигания для безопасности с двумя свечами зажигания на цилиндр, которые были электрически соединены, с проводами, проложенными на картере, и центральной парой магнето, приводимыми в действие вращающимся картером двигателя.
Поэтому у Monosoupapes был один регулятор подачи бензина, используемый для ограниченной степени регулирования скорости. В ранних образцах скорость двигателя можно было контролировать, изменяя время открытия и степень открытия выпускных клапанов с помощью рычагов, действующих на ролики толкателей клапанов, но позже от этого отказались из-за того, что это приводило к сгоранию клапанов.[2] Вместо этого использовался переключатель blip, который отключал зажигание при нажатии. Это использовалось экономно, чтобы избежать загрязнения свечей зажигания, поскольку его можно было безопасно использовать только при отключении подачи топлива. Более поздний подтип 9N мощностью 160 л. с. также отличался необычным методом функционирования с его встроенной установкой двойного зажигания, которая позволяла достигать выходных значений в половину, четверть и одну восьмую мощности с помощью переключателя купе и специального пятипозиционного поворотного переключателя, который выбирал, какой из трех альтернативных уровней мощности будет выбран при нажатии переключателя купе, позволяя ему отключать все напряжение искры на всех девяти цилиндрах с равномерно распределенными интервалами для достижения нескольких уровней снижения мощности. [4] Пригодная к полету репродукция истребителя-моноплана Fokker D.VIII Parasol на аэродроме Old Rhinebeck, оснащенная уникальным двигателем Gnome 9N, часто демонстрирует использование четырехуровневой выходной мощности Gnome 9N как при наземных испытаниях [5] , так и в полете.
Система смазки, как и у всех роторных двигателей, была полностью убыточного типа, в которой касторовое масло закачивали в топливно-воздушную смесь. Касторовое масло использовалось, потому что оно не растворялось в топливе и обладало смазочными качествами, превосходящими другие доступные масла. Более двух галлонов касторового масла распылялось в воздух в течение каждого часа работы двигателя. Это объясняет, почему большинство роторных двигателей были оснащены капотами, причем нижняя четверть была опущена, чтобы направить струю касторового масла в сторону от пилота. [6] Несгоревшее касторовое масло из двигателя оказывало слабительное действие на пилота при попадании внутрь. [7]
Поскольку весь двигатель вращался, его нужно было точно уравновесить, что требовало точной обработки всех деталей. В результате, производство Monosoupapes было чрезвычайно дорогим: модели мощностью 100 л. с. (75 кВт) стоили 4000 долларов в 1916 году (примерно 89 000 долларов в долларах 2017 года). Однако они использовали меньше смазочного масла и весили немного меньше, чем более ранние двухклапанные двигатели. [8]
Список из Ламсдена.
Данные из Ламсдена .
Сравнимые двигатели
Связанные списки
Для того чтобы двигатель работал плавно на пониженных настройках мощности, селекторному переключателю было необходимо отключать все цилиндры через равные промежутки времени. Также было полезно, чтобы все цилиндры периодически включались, чтобы они оставались теплыми и свечи зажигания не загрязнялись маслом. Селекторный переключатель имеет пять положений: ноль (0) для выключения и четыре рабочих положения, с одного по четыре (1-4) (см. Фото 5). У Gnôme 9N было два магнето (и две свечи зажигания на цилиндр), а селекторный переключатель был подключен только к правому магнето, поэтому пилоту приходилось выключать левое магнето, если он хотел изменить скорость двигателя.
{{cite AV media}}: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )