V-1650 Мерлин | |
---|---|
Packard V-1650-7 Мерлин | |
Тип | Поршневой двигатель V-12 с жидкостным охлаждением |
национальное происхождение | Соединенное Королевство / США |
Производитель | Packard |
Первый забег | Август 1941 г. |
Основные приложения | Североамериканский P-51 Mustang Supermarine Spitfire Avro Lancaster |
Количество построенных | 55 523 |
Разработано из | Роллс-Ройс Мерлин |
Packard V-1650 Merlin является версия Merlin Rolls-Royce авиадвигателя, произведенный в соответствии с лицензией в Соединенных Штатах в Packard Motor Car Company. Двигатель получил лицензию на расширение производства Rolls-Royce Merlin для использования в Великобритании. 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 Hawker Hurricanes канадской постройки. 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. Была острая потребность в двигателе Rolls-Royce Merlin, и теневые фабрики были созданы в Крю, Манчестере и Глазго. Этого было недостаточно для удовлетворения растущего спроса, поскольку британское правительство стремилось расширить производство за счет производителей из США. В сентябре 1940 года между Rolls-Royce и Packard Motor Car Company было достигнуто соглашение о производстве Merlin по лицензии с размещением заказа на сумму 130 000 000 долларов. Первый двигатель Packard, получивший обозначение V-1650-1, заработал в августе 1941 года.
Первой американской моделью была версия Mark XX, получившая обозначение V-1650-1 у американских военных и Packard Merlin 28 у британцев. В этом двигателе использовался одноступенчатый двухскоростной нагнетатель, механизм переключения передач которого изначально был получен по французской патентной лицензии Farman. 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 были заменены основные подшипники коленчатого вала из сплава меди и свинца на комбинацию из серебра и свинца, а также было нанесено покрытие из индия. Это было разработано подразделением General Motors Pontiac для предотвращения коррозии, что было возможно при использовании смазочных масел, которые использовались в то время. Покрытие подшипника также улучшило приработку (приработку) и несущую способность поверхности.
В ответ на запрос Министерства авиации Великобритании на высотный Merlin для герметичного высотного бомбардировщика Wellington VI команда Rolls-Royce под руководством Стэнли Хукера разработала Merlin с двухступенчатым наддувом, который стал Merlin 60-я серия. Первый двигатель 60-й серии заработал в марте 1941 года и впервые поднялся в воздух в июле того же года. Когда было выпущено всего 63 экземпляра отмененного в противном случае Wellington VI, эти двигатели вместо этого были представлены на Spitfire IX как Merlin 61.
Эта модель позже была произведена Packard как V-1650-3 и стала известна как «высотный» Merlin, предназначенный для P-51, первой двухступенчатой конверсии Merlin-Mustang, летевшей с Merlin 61 под названием Mustang X в В октябре 1942 года серийный V-1650-3 с двигателем P-51B (Mustang III) поступил в эксплуатацию в 1943 году. Двухступенчатая двухступенчатая секция нагнетателя двухступенчатых двигателей Merlins и V-1650-3 имела две отдельные крыльчатки на тот же вал, который обычно приводился через зубчатую передачу с передаточным числом 6,391: 1. Гидравлический механизм переключения передач масляных муфт может включаться электрическим соленоидом для увеличения этого передаточного числа до 8,095: 1 в положении высокоскоростного нагнетателя.
Передаточное число рабочих колес на высоких скоростях было не таким высоким, как передаточное число, используемое в Allison, но частота вращения рабочего колеса - не единственный фактор, определяющий характеристики двигателя, который также зависит от размера и шага лопастей рабочего колеса. Нагнетатель с зубчатым приводом - паразитный аксессуар; поэтому зубчатая передача крыльчатки и профили лопастей тщательно спроектированы для обеспечения максимальной мощности на высоте без ущерба для доступной мощности на критическом этапе взлета. Двухступенчатая подача сжатой топливно-воздушной смеси обеспечивала давление наддува через диффузор во впускные коллекторы, что увеличивало критическую высоту силовой установки.
Способность нагнетателя поддерживать атмосферу 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). Двухступенчатое рабочее колесо создавало экстремальный нагрев топливно-воздушной смеси в процессе сжатия, и для предотвращения детонации сжатого заряда необходимо было охлаждать смесь перед входом в цилиндры. Охлаждение осуществлялось в канале промежуточного охладителя, залитом в картере колеса между рабочими колесами первой и второй ступеней.
Охлаждающая жидкость на основе этиленгликоля циркулировала насосом через этот канал для отвода избыточного тепла, выделяемого крыльчатками. Без промежуточного охладителя температура заряда может достигать 400 ° F (204 ° C). Сам по себе промежуточный охладитель не справлялся с высокой температурой, и между выпускным отверстием нагнетателя и впускным коллектором к цилиндрам было установлено дополнительное охлаждающее ребро и сердечник трубы. Этот радиатор был известен как дополнительный охладитель и служил резервуаром для системы охлаждения нагнетателя. Смесь гликоля, используемая для охлаждения, не зависела от основной системы охлаждения двигателя и использовала центробежный насос, приводимый в действие двигателем, для циркуляции охлаждающей жидкости через радиаторную систему самолета с максимальной скоростью 36 галлонов США (136 литров, 30 британских галлонов) в минуту., в зависимости от оборотов двигателя. Эта комбинированная система снизила температуру заряда до подходящего уровня.
Дроссельные заслонки в горловине восходящего карбюратора управлялись автоматическим управлением наддува через дроссельную тягу для поддержания выбранного давления в коллекторе при изменении высоты. Клапаны были открыты лишь частично во время работы на земле и на малой высоте, 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 на критической высоте 26 000 футов (7900 м).
Британцы измеряли давление наддува как фунт-сила / дюйм² (psi). Нормальное атмосферное давление на уровне моря составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм, поэтому показание +6 означает, что смесь воздух / топливо сжимается нагнетателем до 20,7 фунтов на квадратный дюйм перед входом в двигатель; +25 означает, что смесь воздуха и топлива теперь сжимается до 39,7 фунтов на квадратный дюйм.
Американцы измерили свои рейтинги наддува с помощью дюймов ртутного столба (inHg). 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. В ранних двигателях Merlin максимальное давление в коллекторе (наддува) было +18. Это было увеличено в более поздних моделях.
Дюймы ртутного столба (inHg) абсолютное давление | Фунтов на квадратный дюйм манометрического давления наддува |
81 дюйм рт. Ст. = | +25 фунт-сила / дюйм² |
66,5 дюймов рт. Ст. = | +18 фунт-сила / дюйм² |
60 дюймов рт. Ст. = | +15 фунтов силы / дюйм² |
46 дюймов рт. Ст. = | +8 фунт-сила / дюйм² |
42 дюйма рт. Ст. = | +6 фунт-сила / дюйм² |
В Соединенных Штатах многие излишки военных двигателей и планеров продавались относительно дешево - двумя из самых популярных товаров были североамериканские P-51 Mustang и двигатели Packard V-1650 Merlin, некоторые из которых были «модернизированы» и модифицированы для воздушных гонок. Bendix Trophy, Кливленд Air Races, и Томпсон Трофи. Многие из этих двигателей остаются в значительной степени используется и по сей день в Drag Racing, гидропланов гонок и Land Speed Racing, в таких местах, как Bonneville Salt Flats. Mynarski Lancaster, управляемый Канадским музеем наследия боевых самолетов в Гамильтоне, Онтарио, Канада, один из двух Ланкастеров, летающих в мире, использует четыре двигателя Packard Merlin.
Продолжаются работы по увеличению выходной мощности Merlin для гонщиков Unlimited Class на Reno Air Races. Инновации, такие как использование Allison V-1710 шатунов и замена охладителя с ADI (Анти-Detonate инъекции) (50% дистиллированной водой и 50% метанол ), почти идентичное по своему химическому составу к военному времени Люфтвафф MW 50 системы и аналогично системе впрыска воды, использовавшейся на двигателях Pratt amp; Whitney во время Второй мировой войны, позволили значительно увеличить выходную мощность. Многие из самых быстрых гонщиков Unlimited увеличивают давление в коллекторе Merlin до 145 дюймов рт.
Связанная разработка
Сопоставимые двигатели
Связанные списки