Более ранние конструкции рядных двигателей обычно строились на литом алюминиевом картере, а цилиндры - стальные цилиндры индивидуальной обработки - крепились болтами сверху. Учитывая задействованные силы, система, соединяющая цилиндры с картером, должна была быть прочной, увеличивая вес, и в целом двигатель зависел от конструкции картера, чтобы удерживать его вместе.
В 1923 году Curtiss CR выиграл приз Шнайдера 1923 года . CR был оснащен недавно представленным двигателем Curtiss D-12 , в котором отдельные цилиндры были заменены литым алюминиевым блоком. Это придало двигателю гораздо большую прочность, позволило значительно упростить остальную часть двигателя, сделать его в целом намного легче, а также упростить сборку, поскольку две части просто соединялись болтами за одну операцию. Также было легко переоборудовать существующие сборочные линии на новую систему, поскольку литые блоки для картера уже производились, и все, что требовалось, — это новые станки для фрезерования блоков до точности, необходимой для поршней. [3]
Curtiss D-12 был одним из самых мощных двигателей своей эпохи и продолжал обмениваться рекордами с другими современными двигателями большой мощности, такими как Napier Lion . В то время ни один из британских производителей авиационных двигателей не мог предложить двигатель такой же мощности, который был бы таким же легким и компактным, как D-12. D-12 был лицензирован Fairey и представлен в Великобритании как Felix.
Артур Роуледж , главный конструктор компании Napier и разработчик двигателя Napier Lion , присоединился к компании Rolls-Royce в 1921 году, чтобы занять должность «главного помощника г-на Ф. Х. Ройса». [4] [5] Роуледж собрал команду для внедрения нового двигателя с использованием литого блока, но поставил цель превзойти D-12. Это будет достигнуто за счет использования наддува на всех высотах, что позволит ему превзойти двигатели без наддува . Раньше наддув (и турбонаддув) в основном использовался в высотных конструкциях, чтобы компенсировать потерю давления окружающего воздуха при наборе высоты самолета и тем самым поддерживать мощность. Но благодаря новой технологии конструкции двигатель будет настолько мощным, что его можно будет использовать на всех высотах без чрезмерной нагрузки на цилиндры, что позволит меньшему двигателю работать так, как если бы он был больше, и тем самым улучшит его соотношение мощности к весу .
Прототип двигателя Kestrel был впервые запущен в 1926 году, а первый полет состоялся в 1927 году, его мощность составляла 450 л.с. (335 кВт). В исходном виде двигатель был обычно атмосферным.
Двигатель был впервые выпущен в 1927 году мощностью 450 л.с. (335 кВт), который вскоре был улучшен в версии IB до 525 л.с. (390 кВт) за счет увеличения степени сжатия до 7:1. Вариант IB широко использовался в семействе самолетов Hawker Hart , которые были основой британской военно-воздушной мощи в начале 1930-х годов.
Разработка продолжалась, и модель V представила центробежный нагнетатель, увеличивший мощность до 695 л.с. (520 кВт).
Увеличение доступности авиационного топлива с более высоким октановым числом в конце 1930-х годов позволило повысить мощность двигателя без детонации . Двигатель Mark-XVI, использованный в прототипе Miles Master M.9, имел мощность 745 л.с. (500 кВт), а вариант XXX 1940 года имел мощность 720 л.с. (537 кВт). [6]
Система охлаждения
Одним из ключевых достижений в Kestrel стало использование системы охлаждения под давлением. Вода кипит при 100°C при стандартном атмосферном давлении , но это давление уменьшается с увеличением высоты, и поэтому температура кипения воды уменьшается с высотой . Количество тепла, отводимого системой охлаждения воздух-воздух, является функцией максимальной температуры и объема охлаждающей жидкости, поэтому возникающее в результате снижение охлаждающей способности стало ограничивающим фактором мощности авиационного двигателя в этот период, поскольку охлаждающая жидкость должна быть охлаждена. держится ниже точки кипения.
Решение заключалось в том, чтобы создать давление во всей системе охлаждения двигателя, тем самым повысив температуру, при которой охлаждающая жидкость закипает: это не только помогает смягчить снижение эффективности охлаждения с высотой, но и позволяет использовать в самолете систему охлаждения меньшего размера для такая же тепловая нагрузка. «Кестрел» был сконструирован таким образом, чтобы поддерживать давление охлаждающей жидкости, чтобы поддерживать температуру кипения около 150°C. [7]
Варианты
В ранних вариантах Kestrel двигатели без наддува были доступны с двумя степенями сжатия: двигатели «A» имели степень сжатия 6:1, а двигатели «B» - высокую степень сжатия 7:1. [8] Kestrel был разработан для установки нагнетателя с зубчатым приводом . В ранних вариантах Kestrel двигатели MS имели умеренный наддув, а двигатели S - полный наддув. [8] Ряд вариантов Kestrel был произведен путем восстановления или модификации более ранних марок. [9]
Kestrel I, FX (1927–28) - максимальная длительная мощность 460 л.с. (340 кВт), левый привод трактора с прямым приводом , степень сжатия 6:1. [10]
Kestrel IA, F.XIA (1927–28) - максимальная продолжительная мощность 490 л.с. (370 кВт), редукторный правый привод трактора, степень сжатия 6:1. Всего выпущено 18 двигателей новой постройки. [11]
Kestrel IB, F.XIB (1929–34) - максимальная мощность 616 л.с. (459 кВт) при 2700 об / мин в течение 5 минут с использованием топлива с октановым числом 77, максимальная продолжительная мощность 480 л.с. (360 кВт). Степень сжатия 7:1. Всего выпущено 580 двигателей новой постройки. [11]
Kestrel IB3, F.XIB3 (1934 г.) - максимальная длительная мощность 480 л.с. (360 кВт), степень сжатия 7:1. Всего выпущено 92 двигателя новой постройки. [12]
Kestrel IB4, F.XIB4 (1934 г.) - максимальная длительная мощность 480 л.с. (360 кВт), степень сжатия 7:1. Всего выпущено 5 двигателей новой постройки. [12]
Kestrel IB5, F.XIB5 (1934 г.) - максимальная длительная мощность 480 л.с. (360 кВт), степень сжатия 7:1. Всего выпущено 34 двигателя новой постройки. [12]
Kestrel IMS, F.XIMS (1929) — максимальная длительная мощность 525/535 л.с. (391/399 кВт), средний наддув, степень сжатия 6:1. Производство двигателей новой постройки составило 1. [12]
Kestrel IS, F.XIS (1928–33) - максимальная продолжительная мощность 480 л.с. (360 кВт), с полным наддувом, степень сжатия 6:1. Всего выпущено 9 двигателей новой постройки. [12]
Kestrel IIA, F.XIIA (1927–29) - максимальная длительная мощность 490 л.с. (370 кВт), степень сжатия 6:1. Всего выпущено 31 двигатель новой постройки. [12]
Kestrel IIB, F.XIIB (1933) - максимальная длительная мощность 490 л.с. (370 кВт), степень сжатия 7:1. Всего выпущено 20 двигателей новой постройки. [12]
Kestrel IIMS, F.XIIMS (1928–35) - максимальная мощность 660 л.с. (490 кВт) при 2700 об/мин в течение 5 минут с использованием топлива с октановым числом 77, максимальная продолжительная мощность 525/535 л.с. (391/399 кВт). Привод трактора среднесуперзаменённый, степень сжатия 5,5:1. Всего было произведено 82 двигателя новой постройки, некоторые из них позже были переоборудованы в толкающий привод для Short Singapore . [13]
Kestrel IIMS.2, F.XIIMS.2 (1933–34) – 525/535 л.с. (391/399 кВт) максимальная длительная мощность, средний наддув, степень сжатия 6:1. Всего выпущено 64 двигателя новой постройки. [14]
Kestrel IIMS.5, F.XIIMS.5 (1934 г.) - максимальная мощность 656 л.с. (489 кВт) при 2700 об/мин на топливе с октановым числом 77, максимальная длительная мощность 525/535 л.с. (391/399 кВт), средний наддув, степень сжатия 6 :1. Всего выпущено 5 двигателей новой постройки. [14]
Kestrel IIMS.6, F.XIIMS.6 (1935 г.) – 525/535 л.с. (391/399 кВт) максимальная длительная мощность, средний наддув, степень сжатия 6:1. Всего выпущено 16 двигателей новой постройки. [14]
Kestrel IIS, F.XIIS (1928–38) - максимальная мощность 550 л.с. (410 кВт) с наддувом 1,75 фунтов на квадратный дюйм (12,1 кПа) при 2750 об / мин в течение 5 минут с использованием топлива с октановым числом 77, максимальная продолжительная мощность 480 л.с. (360 кВт). Полный наддув, степень сжатия 6:1. Обычно привод от трактора, хотя версии, установленные на Gloster TC.33, были приводом от толкателя. [14]
Kestrel IIIB, F.XIVB - максимальная продолжительная мощность 480 л.с. (360 кВт), степень сжатия 7:1. [14]
Kestrel IIIMS, F.XIVMS (1933–35) — максимальная длительная мощность 515/535 л.с. (384/399 кВт), средний наддув, степень сжатия 5,5:1. Обычно привод от трактора, хотя версии, установленные на Short Singapore III, были приводом от толкателя. [14]
Kestrel IIIMS.2, F.XIVMS.2 (1933–34) – 515/535 л.с. (384/399 кВт) максимальная длительная мощность, средний наддув, степень сжатия 6:1. Всего выпущено 20 двигателей новой постройки. [14]
Kestrel IIIMS.4, F.XIVMS.4 (1934 г.) – 515/535 л.с. (384/399 кВт) максимальная длительная мощность, средний наддув, степень сжатия 6:1. Всего выпущено 16 двигателей новой постройки. [14]
Kestrel IIIMS.6, F.XIVMS.6 (1935 г.) - максимальная мощность 650 л.с. (480 кВт) с наддувом 1,5 фунтов на квадратный дюйм (10 кПа) при 2700 об / мин на взлете или 1 минута с использованием топлива с октановым числом 77, 515/535 л.с. (384 / 399 кВт) максимальная продолжительная мощность. Средне переработанный, степень сжатия 6:1. Всего выпущено 16 двигателей новой постройки. [14]
Kestrel IIIS, F.XIVS (1930–38) - максимальная мощность 580 л.с. (430 кВт) с наддувом 1,75 фунтов на квадратный дюйм (12,1 кПа) при 2700 об / мин на взлете или 1 минута с использованием топлива с октановым числом 77, максимальная непрерывная мощность 480 л.с. (360 кВт) власть. Полностью замененный, степень сжатия 6:1. Всего выпущено 71 двигатель новой постройки. [14]
Kestrel IIIS.3, F.XIVS.3 (1934 г.) - максимальная длительная мощность 480 л.с. (360 кВт), полностью замененный двигатель, степень сжатия 6:1. Всего выпущено 48 двигателей новой постройки. [14]
Kestrel IV (1935 г.) - максимальная длительная мощность 645/695 л.с. (481/518 кВт), полностью замененный, степень сжатия 6:1. Построенный с одним двигателем, он стал прототипом Rolls-Royce Goshawk . [14]
Пустельга В, В Spl. (1933–38) - максимальная мощность 742 л.с. (553 кВт) с наддувом 3,5 фунтов на квадратный дюйм (24 кПа) при 2900 об / мин с использованием топлива с октановым числом 87, максимальная продолжительная мощность 645/695 л.с. (481/518 кВт). Полностью замененный, степень сжатия 6:1. Всего выпущено 1178 двигателей новой постройки. [15]
Kestrel VDR (1937) - максимальная мощность 556 л.с. (415 кВт) с наддувом 2,25 фунтов на квадратный дюйм (15,5 кПа) при 2350 об / мин с использованием топлива с октановым числом 77, максимальная продолжительная мощность 492 л.с. (367 кВт). Полностью замененный, степень сжатия 6:1. [15]
Kestrel VI (1934–1936) - максимальная мощность 740 л.с. (550 кВт) с наддувом 6 фунтов на квадратный дюйм (41 кПа) при 2700 об / мин на взлете или 1 минута с использованием топлива с октановым числом 87, максимальная непрерывная мощность 665/695 л.с. (496/518 кВт) власть. Полностью замененный, степень сжатия 6:1. Всего выпущено 258 двигателей новой постройки. [15]
Kestrel VII - максимальная длительная мощность 675/700 л.с. (503/522 кВт), средний наддув, степень сжатия 6:1. [16]
Kestrel VIII (1936–37) – максимальная длительная мощность 675/700 л.с. (503/522 кВт), средний надменный толкающий привод, степень сжатия 6:1. Всего выпущено 133 двигателя новой постройки. [16]
Kestrel IX (1934–37) — максимальная длительная мощность 675/700 л.с. (503/522 кВт), средний наддувный привод трактора, степень сжатия 6:1. Всего выпущено 136 двигателей новой постройки. [16]
Kestrel X (1934–37) - максимальная мощность 636 л.с. (474 кВт) при 2900 об/мин в течение 5 минут с использованием топлива с октановым числом 87, максимальная продолжительная мощность 520/545 л.с. (388/406 кВт). Степень сжатия 7:1. Всего выпущено 1161 двигатель новой постройки. [16]
Kestrel XDR (1937) — максимальная длительная мощность 500/525 л.с. (373/391 кВт), степень сжатия 7:1. [16]
Kestrel XI (1935–36) — максимальная длительная мощность 520/545 л.с. (388/406 кВт), степень сжатия 7:1. Всего выпущено 55 двигателей новой постройки. [16]
Kestrel XII — максимальная длительная мощность 520/545 л.с. (388/406 кВт), степень сжатия 7:1. [16]
Kestrel XIV — максимальная продолжительная мощность 640/670 л.с. (480/500 кВт), с полным наддувом, степень сжатия 6:1. [16]
Kestrel XV — максимальная длительная мощность 640/670 л.с. (480/500 кВт), с полным наддувом, степень сжатия 6:1. [16]
Пустельга XVI, XVI Spl. (1936–38) – максимальная длительная мощность 640/670 л.с. (480/500 кВт), с полным наддувом, степень сжатия 6:1. Всего выпущено 95 двигателей новой постройки. [16]
Kestrel XVI (DR) (1937 г.) - максимальная длительная мощность 640/670 л.с. (480/500 кВт), с полным наддувом, степень сжатия 6:1. [16]
Kestrel XVI (VP) (1937 г.) - максимальная мощность 773 л.с. (576 кВт) с наддувом 3,25 фунтов на квадратный дюйм (22,4 кПа) при 3000 об / мин в течение 5 минут с использованием топлива с октановым числом 87, максимальная продолжительная мощность 640/670 л.с. (480/500 кВт). Полный наддув, степень сжатия 6:1. Переоборудован из Mk V для Miles Kestrel . [16]
Kestrel XXX (1938) - максимальная мощность 720 л.с. (540 кВт) с наддувом 5 фунтов на квадратный дюйм (34 кПа) при 2750 об / мин для взлета или одной минуты с использованием топлива с октановым числом 87. Полный наддув, степень сжатия 6,2:1. Последний вариант Kestrel, используемый в Miles Master . Они были изготовлены путем восстановления старых Kestrel, обычно Mk V и Mk XVI, с обновленными компонентами. [17]
Дальнейшее развитие
В 1927 году, когда прототип Kestrel был завершен, возникла потребность в более крупном и мощном двигателе для использования на летающих лодках, и началась разработка двигателя с диаметром цилиндра 6 дюймов по сравнению с 5-дюймовым диаметром цилиндра у Kestrel. это стало Rolls-Royce Buzzard . Двигатель Buzzard (или «H») был дополнительно модифицирован для использования в Schneider Trophy как двигатель Rolls-Royce R. В 1935 году конструкция Kestrel была использована в качестве основы для разработки Rolls-Royce Merlin . [18]
Конструкция Kestrel использовалась в качестве основы для обоих Goshawk , однако самолеты, которые должны были быть оснащены двигателем Goshawk, были отменены, поэтому проект был свернут.
Kestrel также использовался в качестве основы для Peregrine (и, следовательно, Vulture ), все они использовали один и тот же диаметр поршня 5 дюймов и ход поршня 5,5 дюйма. На практике разработка двигателей Peregrine и Vulture была сокращена, а затем и отменена, чтобы позволить увеличить ресурс разработки двигателя Merlin во время войны.
В ответ на системы впрыска топлива, разработанные Bosch, в 1936 году двигатель Kestrel был оснащен системой карбюратора под давлением для улучшения подачи топлива на больших высотах. В результате поведение двигателя при летных испытаниях в институте Фарнборо было признано «... одним из самых плавных двигателей, которые они использовали на больших высотах». [19]
Приложения
У Ламсдена «Кестрел» может и не быть основной силовой установкой для этих типов.
Несколько двигателей Rolls-Royce Kestrel остаются годными к полетам по состоянию на март 2024 года, на них устанавливаются оригинальные или восстановленные типы бипланов Hawker:
Hawker Hind (G-AENP) принадлежит и управляется компанией Shuttleworth Collection в Великобритании. В 2015 году возникла проблема, но в марте 2024 года он был перестроен и установлен обратно в Hind.
Hawker Demon (G-BTVE) с двигателем Kestrel, находившийся в коллекции The Shuttleworth Collection в Великобритании [23] , был продан американскому коллекционеру по состоянию на март 2024 года.
Hawker Nimrod I (G-BWWK), S1581 , находится в IWM Duxford в Великобритании вместе с The Fighter Collection. Этот самолет оснащен двигателем Rolls-Royce Kestrel V.
Hawker Nimrod II (G-BURZ), K3661 , находится в IWM Duxford с коллекцией исторических самолетов и оснащен Rolls-Royce Kestrel VI.
Hawker Fury I (G-CBZP) с двигателем Kestrel II находится в IWM Duxford в коллекции исторических самолетов.
Двигатели на выставке
Сохранившиеся образцы двигателя Rolls-Royce Kestrel выставлены на всеобщее обозрение на:
^ "Демон Хоукера". Коллекция Шаттлворта . Архивировано из оригинала 12 февраля 2010 года.
^ Ламсден 2003, стр.195.
Библиография
Эрфурт, Гельмут. Юнкерс Ju 87 (Черный крест, том 5). Бонн, Германия: Bernard & Graefe Verlag, 2004. ISBN 1-85780-186-5 .
Грей, CG (1972). Джейн «Все самолеты мира», 1938 год . Лондон: Дэвид и Чарльз. ISBN 0-7153-5734-4.
Ламсден, Алек (1994). Британские поршневые двигатели и их самолеты . Шрусбери: ISBN Airlife Publishing Ltd. 1-85310-294-6.
Руббра, А.А. Поршневые авиационные двигатели Rolls-Royce — помнит конструктор . Фонд наследия Роллс-Ройса. Историческая серия № 16. 1990. ISBN 1-872922-00-7.
Тейлор, Х.О. (1974). Fairey Aircraft с 1915 года . Лондон: Издательство Патнэм. ISBN 0-370-00065-Х.
Джеймс, Дерек Н. (1971). Gloster Aircraft с 1917 года . Лондон: Издательство Патнэм. ISBN 0-370-00084-6.
Руббра, А.А. (1 ноября 1958 г.). «Некролог Королевского общества Артуру Джону Роуледжу, 1876–1957, Biogr. Mems Fell. R. Soc.4215–223». Биографические мемуары членов Королевского общества . Лондон: Королевское общество. дои : 10.1098/rsbm.1958.0019 . Проверено 13 февраля 2023 г.
Дуглас, Калум Э. (2020). Секретная гонка лошадиных сил — разработка истребителей Западного фронта . Буря. ISBN 9781911658504.
дальнейшее чтение
Ганстон, Билл. Разработка поршневых авиационных двигателей . Кембридж, Англия. Патрик Стивенс Лимитед, 2006. ISBN 0-7509-4478-1
Внешние ссылки
Викискладе есть медиафайлы по теме Rolls-Royce Kestrel .