Packard V-1650 Merlin — это версия авиационного двигателя Rolls-Royce Merlin , производимая по лицензии в США компанией Packard Motor Car Company . [1] Двигатель был лицензирован для расширения производства Rolls-Royce Merlin для использования в Великобритании. Двигатель также заполнил пробел в США в то время, когда аналогичные по мощности американские двигатели были недоступны.
Первые V-1650 с одноступенчатым нагнетателем , эквивалентным Merlin XX, использовались в истребителях P-40F Kittyhawk и в канадских Hawker Hurricanes [ сломанный якорь ] . Более поздние версии, основанные на серии Merlin 60, включали более совершенный двухступенчатый нагнетатель для улучшения характеристик на больших высотах. Он нашел свое самое заметное применение в североамериканском истребителе P-51 Mustang, улучшив характеристики самолета, чтобы он мог сопровождать тяжелые бомбардировщики союзников из Великобритании в Германию и обратно.
С началом Второй мировой войны британская авиационная промышленность значительно расширилась. Возникла большая потребность в двигателе Rolls-Royce Merlin, и в Крю, Манчестере и Глазго были созданы теневые заводы. Этого было недостаточно, чтобы удовлетворить растущий спрос, поскольку британское правительство стремилось расширить производство с помощью производителей из США. В сентябре 1940 года было достигнуто соглашение между Rolls-Royce и Packard Motor Car Company о производстве Merlin по лицензии, при этом был размещен заказ на сумму 130 000 000 долларов. Первый двигатель, произведенный Packard, обозначенный как V-1650-1 , был запущен в августе 1941 года. [2] [3]
Первой американской моделью была версия Mark XX, обозначенная американскими военными как V-1650-1, а британцами как Packard Merlin 28. Этот двигатель использовал одноступенчатый двухскоростной нагнетатель, механизм переключения передач которого изначально был получен по патентной лицензии French Farman. Merlin 28 использовался для бомбардировщика Avro Lancaster . Версия этого двигателя USAAF V-1650-1 использовалась в Curtiss P-40F . Первоначальные модификации Packard этого двигателя изменили основные подшипники коленчатого вала с медно-свинцового сплава на комбинацию серебра и свинца и имели индиевое покрытие. Это было разработано подразделением Pontiac компании General Motors для предотвращения коррозии, что было возможно со смазочными маслами, которые использовались в то время. Покрытие подшипников также улучшило обкатку (приработку) и несущую способность поверхности. [ необходима цитата ]
В ответ на запрос британского Министерства авиации о высотном Merlin для герметичного высотного бомбардировщика Wellington VI команда Rolls-Royce под руководством Стэнли Хукера разработала Merlin с двухступенчатым наддувом, который стал Merlin 60-й серии. Первый двигатель 60-й серии был запущен в марте 1941 года и впервые поднялся в воздух в июле того же года. [4] Когда было произведено всего 63 экземпляра отмененного Wellington VI, эти двигатели были вместо этого введены в эксплуатацию на Spitfire IX как Merlin 61.
Эта модель позже производилась Packard как V-1650-3 и стала известна как «высотный» Merlin, предназначенный для P-51, первого двухступенчатого преобразования Merlin-Mustang, летавшего с Merlin 61 [5] как Mustang X в октябре 1942 года, серийный двигатель V-1650-3 P-51B (Mustang III) поступил на вооружение в 1943 году. Двухскоростная двухступенчатая секция нагнетателя двухступенчатых Merlin и V-1650-3 имела два отдельных рабочих колеса на одном валу, которые обычно приводились в движение через зубчатую передачу с передаточным отношением 6,391:1. Гидравлическое переключение передач масляных муфт могло включаться электрическим соленоидом для увеличения этого отношения до 8,095:1 в положении высокоскоростного нагнетателя. [ необходима цитата ]
Высокоскоростное передаточное отношение импеллеров не было таким высоким, как передаточное отношение, используемое в Allison , но скорость импеллера — не единственный фактор, определяющий производительность двигателя, которая также зависит от размера и шага лопастей импеллера. Нагнетатель с зубчатым приводом — это паразитный аксессуар; поэтому зубчатая передача импеллера и профили лопастей тщательно спроектированы для максимальной мощности на высоте без ущерба для доступной мощности на критической стадии взлета полета. Двойная ступень сжатой топливно-воздушной смеси обеспечивала давление наддува через диффузор к впускным коллекторам, что увеличивало критическую высоту силовой установки. [ необходима цитата ]
Способность нагнетателя поддерживать давление на уровне моря в системе впуска в цилиндры позволила Packard Merlin развивать более 1270 лошадиных сил (950 кВт) на высоте более 30 000 футов (9 100 м). [ необходима цитата ] Двухступенчатая крыльчатка создавала экстремальный нагрев топливно-воздушной смеси в процессе сжатия, и для предотвращения детонации сжатого заряда необходимо было охладить смесь перед входом в цилиндры. Охлаждение осуществлялось в канале промежуточного охладителя , отлитом в корпусе картера колеса между крыльчатками первой и второй ступени. [ необходима цитата ] Охлаждающая жидкость на основе этиленгликоля циркулировала с помощью насоса через этот канал для отвода избыточного тепла, вырабатываемого крыльчатками. Без промежуточного охладителя температура заряда могла достигать 400 °F (204 °C). [ необходима цитата ] Сам по себе промежуточный охладитель не был адекватен для работы с высокой температурой, и между выпускным отверстием нагнетателя и впускным коллектором цилиндров был помещен дополнительный охлаждающий ребро и трубчатый сердечник. Этот радиатор был известен как вторичный охладитель и служил резервуаром для системы охлаждения нагнетателя. Гликолевая смесь, используемая для охлаждения, была независима от основной системы охлаждения двигателя и использовала центробежный насос, приводимый в действие двигателем, для циркуляции охлаждающей жидкости через систему радиатора самолета с максимальной скоростью 36 галлонов США (136 литров, 30 имперских галлонов) в минуту, в зависимости от оборотов двигателя. [ необходима цитата ] Эта комбинированная система снижала температуру заряда до приемлемых уровней.
Дроссельные заслонки в горловине восходящего карбюратора контролировались автоматическим управлением наддува через дроссельную тягу для поддержания выбранного давления в коллекторе при изменении высоты. Клапаны были открыты только частично во время работы на земле и на малой высоте, чтобы предотвратить перенапряжение двигателя. Поскольку плотность воздуха уменьшалась с увеличением высоты, дроссельные заслонки постепенно открывались в ответ на снижение атмосферного давления. Эта система обеспечивала полную мощность в пределах ограничений наддува двигателя до критической высоты 26 000 футов (7 900 м). [ необходима цитата ]
Британцы измеряли давление наддува как фунт-сила/дюйм 2 (psi). Нормальное атмосферное давление на уровне моря составляет 14,7 psi, поэтому показание +6 означает, что воздушно-топливная смесь сжимается нагнетателем нагнетателя до 20,7 psi перед поступлением в двигатель; +25 означает, что воздушно-топливная смесь теперь сжимается до 39,7 psi.
Американцы измеряли показатели наддува, используя дюймы ртутного столба (дюймы рт. ст.). Один фунт-сила на квадратный дюйм равен 2,036 дюйма рт. ст. или 6,895 кПа, а стандартная атмосфера составляет 101,325 кПа = 29,92 дюйма рт. ст. = 14,70 фунт-сила/дюйм 2 . В ранних двигателях Merlin максимальное давление в коллекторе (наддув) составляло +18. В более поздних моделях оно было увеличено.
В Соединенных Штатах многие военные излишки двигателей и планеров были проданы относительно дешево - два из самых популярных предметов были двигатели North American P-51 Mustang и Packard V-1650 Merlin, некоторые из которых были "усилены" и модифицированы для воздушных гонок Bendix Trophy , Cleveland Air Races , [7] и Thompson Trophy . Многие из этих двигателей по сей день широко используются в дрэг-рейсинге , гонках на гидропланах и гонках на скорость на суше в таких местах, как соляные равнины Бонневиль . Mynarski Lancaster, летательный аппарат Канадского музея боевых самолетов в Гамильтоне, Онтарио, Канада, один из двух Lancaster, летающих в мире, использует четыре двигателя Packard Merlin. [8]
Продолжается работа по увеличению выходной мощности Merlin для гонщиков класса Unlimited на авиагонках Reno Air Races . Такие инновации, как использование шатунов Allison V-1710 и замена промежуточного охладителя на ADI (Anti-Detonation Injection) (50% дистиллированной воды и 50% метанола ), почти идентичный по химическому составу системе MW 50 военного времени Люфтваффе и похожий на систему впрыска воды , использовавшуюся на двигателях Pratt & Whitney во время Второй мировой войны, позволили значительно увеличить выходную мощность. [9] [10] Многие из самых быстрых гонщиков Unlimited увеличивают давление в коллекторе Merlin до 145 дюймов ртутного столба (56,6 фунтов на квадратный дюйм, 4,8 атм), чтобы получить до 2835 кВт (3800 лошадиных сил), достигая скорости Mustang до 490 миль в час. [11] [12]
Сопутствующее развитие
Сравнимые двигатели
Связанные списки
