Packard V-1650 Merlin — версия авиационного двигателя Rolls-Royce Merlin , выпускаемая по лицензии в США компанией Packard Motor Car Company . [1] Двигатель был лицензирован для расширения производства Rolls-Royce Merlin для использования в Великобритании. Этот двигатель также заполнил пробел в США в то время, когда двигатели американского производства с аналогичной мощностью не были доступны.
Первые V-1650 с одноступенчатым нагнетателем , эквивалентным Merlin XX, использовались в истребителе P-40F Kittyhawk и в канадских Hawker Hurricanes . Более поздние версии, основанные на серии Merlin 60, включали более совершенный двухступенчатый нагнетатель для улучшения характеристик на больших высотах. Наиболее заметное применение он нашел 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. Существовала острая потребность в двигателе Rolls-Royce Merlin, поскольку в Крю, Манчестере и Глазго открывались теневые заводы. Этого было недостаточно для удовлетворения растущего спроса, поскольку британское правительство стремилось расширить производство с использованием производителей из США. В сентябре 1940 года между Rolls-Royce и Packard Motor Car Company было достигнуто соглашение о производстве Merlin по лицензии, при этом был размещен заказ на сумму 130 000 000 долларов. Первый двигатель Packard, получивший обозначение V-1650-1 , был запущен в августе 1941 года. [2] [3]
Первой американской моделью была версия Mark XX, получившая обозначение V-1650-1 в американских вооруженных силах и Packard Merlin 28 в Великобритании. В этом двигателе использовался одноступенчатый двухскоростной нагнетатель, механизм переключения передач которого изначально был получен из французской патентной лицензии Фармана. Merlin 28 использовался для бомбардировщика Avro Lancaster . Версия этого двигателя USAAF V-1650-1 использовалась в Curtiss P-40F . В первоначальных модификациях этого двигателя Packard подшипники главного коленчатого вала были заменены медно-свинцовым сплавом на сплав серебра и свинца и имели индиевое покрытие. Он был разработан подразделением Pontiac компании General Motors для предотвращения коррозии, которая была возможна при использовании смазочных масел, которые использовались в то время. Подшипниковое покрытие также улучшило приработку (приработку) и несущую способность поверхности. [ нужна цитата ]
В ответ на запрос британского министерства авиации на высотный «Мерлин» для герметичного высотного бомбардировщика « Веллингтон VI» команда «Роллс-Ройс» под руководством Стэнли Хукера разработала «Мерлин» с двухступенчатым наддувом, который стал «Мерлином». 60-я серия. 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 в противном случае Wellington VI, эти двигатели вместо этого были установлены на Spitfire IX как Merlin 61.
Эта модель была позже произведена Packard как V-1650-3 и стала известна как «высотный» Merlin, предназначенный для P-51, первого двухступенчатого преобразования Merlin-Mustang, летающего с Merlin 61 [5] в качестве Mustang X в октябре 1942 года, серийный P-51B (Mustang III) с двигателем V-1650-3 поступил на вооружение в 1943 году. Двухскоростная двухступенчатая секция нагнетателя двухступенчатых Merlins и V-1650-3 имела два отдельные рабочие колеса на одном валу, которые обычно приводятся в движение зубчатой передачей с передаточным числом 6,391:1. Гидравлический механизм переключения передач масляных муфт может включаться электрическим соленоидом для увеличения этого передаточного отношения до 8,095:1 в положении нагнетателя на высокой скорости. [ нужна цитата ]
Высокоскоростное передаточное число крыльчаток было не таким высоким, как передаточное число, используемое в Allison , но скорость крыльчатки - не единственный фактор, определяющий производительность двигателя, которая также зависит от размера и шага лопастей крыльчатки. Нагнетатель с шестеренчатым приводом является паразитным аксессуаром; поэтому зубчатая передача крыльчатки и профили лопастей тщательно разработаны для обеспечения максимальной мощности на высоте без ущерба для доступной мощности на критическом этапе взлета. Двойная ступень подачи сжатой топливно-воздушной смеси обеспечивала подачу давления наддува через диффузор во впускные коллекторы, что увеличивало критическую высоту силовой установки. [ нужна цитата ]
Способность нагнетателя поддерживать давление на уровне моря в системе впуска цилиндров позволила Packard Merlin развивать мощность более 1270 лошадиных сил (950 кВт) на высоте более 30 000 футов (9 100 м). [ нужна цитата ] Двухступенчатая крыльчатка создавала сильный нагрев топливно-воздушной смеси в процессе сжатия, и, чтобы предотвратить детонацию сжатого заряда, необходимо было охлаждать смесь перед попаданием в цилиндры. Охлаждение осуществлялось в канале промежуточного охладителя, отлитом в колесной арке между рабочими колесами первой и второй ступени. [ нужна цитация ] Охлаждающая жидкость на основе этиленгликоля циркулировала насосом через этот проход для отвода избыточного тепла, выделяемого крыльчатками. Без промежуточного охладителя температура заряда могла достигать 400 ° F (204 ° C). [ нужна цитата ] Интеркулер сам по себе не мог справиться с высокой температурой, поэтому между выпускным отверстием нагнетателя и впускным коллектором к цилиндрам были помещены дополнительные охлаждающие ребра и сердечник трубки. Этот радиатор был известен как доохладитель и служил резервуаром для системы охлаждения нагнетателя. Гликолевая смесь, используемая для охлаждения, не зависела от основной системы охлаждения двигателя и использовала центробежный насос с приводом от двигателя для циркуляции охлаждающей жидкости через систему радиатора самолета с максимальной скоростью 36 галлонов США (136 литров, 30 британских галлонов) в минуту. в зависимости от оборотов двигателя. [ нужна цитация ] Эта комбинированная система снизила температуру заряда до подходящего уровня.
Дроссельные клапаны в горловине карбюратора с восходящим потоком управлялись автоматическим контролем наддува через дроссельную заслонку для поддержания выбранного давления в коллекторе при изменении высоты. Клапаны были открыты лишь частично во время работы на земле и на малых высотах, чтобы предотвратить перегрузку двигателя. Поскольку плотность воздуха уменьшается 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). [ нужна цитата ]
Британцы измерили давление наддува как фунт-сила на дюйм 2 (фунт на квадратный дюйм). Нормальное атмосферное давление на уровне моря составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм, поэтому значение +6 означает, что воздушно-топливная смесь сжимается нагнетателем до 20,7 фунтов на квадратный дюйм перед входом в двигатель; +25 означает, что топливовоздушная смесь теперь сжимается до 39,7 фунтов на квадратный дюйм.
Американцы измеряли свою мощность в дюймах ртутного столба (inHg). Один фунт-сила на квадратный дюйм равен 2,036 дюйма рт. ст. или 6,895 кПа, а стандартная атмосфера равна 101,325 кПа = 29,92 дюйма рт. ст. = 14,70 фунт-сила/дюйм 2 . В ранних двигателях Merlin максимальное давление в коллекторе (наддуве) составляло +18. В более поздних моделях это было увеличено.
В Соединенных Штатах многие излишки военных двигателей и планеров продавались относительно дешево. Двумя наиболее популярными экземплярами были североамериканские истребители P-51 Mustang и двигатели Packard V-1650 Merlin, некоторые из которых были «улучшены» и модифицированы для воздушных гонок в США. Трофей Бендикса , Воздушные гонки Кливленда , [7] и Трофей Томпсона . Многие из этих двигателей по сей день активно используются в дрэг-рейсингах , гонках на гидропланах и гонках наземной скорости в таких местах, как солончаки Бонневиль . Mynarski Lancaster, которым управляет Канадский музей наследия военных самолетов в Гамильтоне, Онтарио, Канада, является одним из двух самолетов Lancaster, летающих в мире, и использует четыре двигателя Packard Merlin. [8]
Продолжается работа по увеличению выходной мощности Merlin для гонщиков Unlimited Class на Reno Air Races . Инновации, такие как использование шатунов Allison V-1710 и замена интеркулера на ADI (антидетонационный впрыск) (50% дистиллированной воды и 50% метанола ), практически идентичного по химическому составу системе MW 50 Люфтваффе военного времени. и аналогичная системе впрыска воды , использовавшейся в 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 мощность до 2835 кВт (3800 лошадиных сил), достигая скорости Мустанга до 490 миль в час. [11] [12]
Связанные разработки
Сопоставимые двигатели
Связанные списки
