Napier Sabre - Napier Sabre

Šavle
Napier Sabre01.jpg
Výřez Napier Sabre v London Science Museum.
TypKapalinou chlazený H-24 ventilový ventil píst letecký motor
národní původSpojené království
VýrobceD. Napier & Son
První běhleden 1938
Hlavní aplikaceHawker Tempest
Hawker Typhoon
Napier-Heston Racer

The Napier Sabre byl Brit Válec H-24, kapalinou chlazený, ventilový ventil, píst letecký motor, navrhl Major Frank Halford a postavil D. Napier & Son v době druhá světová válka. Z motoru se vyvinul jeden z nejsilnějších v souladu pístové letecké motory na světě, od 2 200 hp (1 600 kW) v dřívějších verzích až po 3 500 hp (2 600 kW) v prototypech pozdních modelů.

První operační letadla poháněná Sabre byla Hawker Typhoon a Hawker Tempest; první letadlo poháněné Sabre bylo Napier-Heston Racer, který byl navržen tak, aby zachytil světový rychlostní rekord.[poznámka 1] Další letadla používající Sabre byly rané prototypy a výrobní varianty Blackburn Firebrand, Martin-Baker MB 3 prototyp a Hawker Fury prototyp. Rychlé zavedení proudové motory po válce vedl k rychlému zániku šavle, protože tam byla menší potřeba vysoce výkonných leteckých pístových leteckých motorů a protože Napier obrátil svou pozornost k vývoji turbovrtulový motory jako Naiad a Eland.

Návrh a vývoj

Před Saberem pracoval Napier nějakou dobu na velkých leteckých motorech. Jejich nejslavnější byl Lev, který byl velmi úspěšným motorem mezi světovými válkami a v upravené podobě poháněl několik Supermarine Schneiderova trofej konkurenty v letech 1923 a 1927, stejně jako několik pozemní rychlostní rekord auta. Na konci dvacátých let už lev nebyl konkurenceschopný a začalo se pracovat na náhradách.

Napier následoval Lva se dvěma novými H-blok vzory: H-16 (Rapír ) a H-24 (Dýka ). H-blok má kompaktní uspořádání, skládající se ze dvou horizontálně protilehlých motorů, ležících jeden na vrcholu nebo vedle druhého. Vzhledem k tomu, že válce jsou proti sobě, je pohyb v jednom vyvážen pohybem na opačné straně, což vede k žádné vibraci prvního řádu nebo vibrací druhého řádu. V těchto nových konstrukcích si Napier zvolil chlazení vzduchem, ale v provozu se ukázalo, že zadní válce nelze řádně ochladit, což způsobilo, že motory byly nespolehlivé.

Genesis

První letadlo navržené kolem motoru Sabre - Napier-Heston Racer který havaroval během předčasných letových zkoušek.

Během třicátých let studie ukázaly potřebu motorů schopných vyvinout jeden koňský výkon na kubický palec zdvihu (asi 45 kW /litr ). Tento výkon byl potřebný k pohonu letadel dostatečně velkých, aby unesly velké množství paliva, pro lety na velké vzdálenosti. Typický velký motor éry, Pratt & Whitney R-1830 Twin Wasp, vyvinul asi 1200 hp (895 kW) z 1830 kubické palce (30 litrů), takže by byla nutná záloha asi 50 procent. To vyžadovalo radikální změny, a přestože se mnoho společností pokusilo takový motor postavit, žádná uspěla.[Citace je zapotřebí ]

V roce 1927 Harry Ricardo zveřejnila studii o konceptu ventilový ventil motor. V něm napsal, že tradiční talířový ventil Je nepravděpodobné, že by motory vyráběly mnohem více než 1 500 hp (1 100 kW), což je údaj, který mnoho společností hledalo pro motory příští generace. K překročení tohoto limitu by musel být použit ventilový ventil, aby se zvýšil objemová účinnost, jakož i ke snížení citlivosti motoru na detonaci, která v té době převládala u nekvalitních paliv.[1] Halford pracoval pro Ricarda v letech 1919-1922 v jejich londýnské kanceláři[pozn. 2] a Halfordova kancelář z roku 1923 byla v Ladbroke Grove v North Kensingtonu, jen pár kilometrů od Ricarda, zatímco Halfordova kancelář z roku 1929 byla ještě blíž (700 metrů),[2][3] a zatímco v roce 1927 Ricardo začal pracovat Bristolské motory na řadě návrhů ventilových pouzder,[4] Halford zahájil spolupráci s Napierem[5], s použitím dýky jako základu. Uspořádání H-bloku, s jeho vlastní rovnováhou a relativně krátkým zdvihem Sabre, umožňovalo jeho běh s vyšší rychlostí otáčení, dodávat více energie z menšího posunutí, za předpokladu, že by mohla být zachována dobrá objemová účinnost (s lepší dýchací ventily), které by ventily rukávů mohly dělat.[6]

Společnost Napier se rozhodla jako první vyvinout velký 24válcový kapalinou chlazený motor, schopný na konci roku 1935 produkovat nejméně 2 000 hp (1491 kW). Ačkoli společnost pokračovala v protilehlém H uspořádání Dagger, tento nový design umístil válec bloky vodorovně a mělo to být pouzdrové ventily.[7] Veškeré příslušenství bylo vhodně seskupeno nad a pod bloky válců, spíše než v přední a zadní části motoru, jako ve většině současných designů.[7]

Ministerstvo letectví podpořilo program Sabre vývojovou zakázkou v roce 1937 ze dvou důvodů: poskytnout alternativní motor, pokud selže Rolls-Royce Vulture a Bristol Centaurus jako příští generace vysoce výkonných motorů, a udržet Napier v leteckém motoru průmysl.[8]První motory Sabre byly připraveny k testování v lednu 1938, ačkoli byly omezeny na 1350 hp (1 000 kW). V březnu absolvovali testy s výkonem 2 050 hp (1 500 kW) a v červnu 1940, kdy šavle prošla Ministerstvo vzduchu Během 100hodinového testu přinesly první produkční verze ze svých zdvihových objemů 2238 kubických palců (1640 kW) výkon 2200 hp (1640 kW).[7] Do konce roku vyráběli 2 400 koní (1 800 kW). Současný rok 1940 Rolls-Royce Merlin II generoval jen něco málo přes 1 000 k (750 kW) ze zdvihu 1 647 kubických palců (27 litrů).

Výroba

The Hawker Typhoon byl první operační letoun poháněný šavlí, který vstoupil do služby u RAF v polovině roku 1941. Problémy jak s motorem Sabre, tak s drakem téměř vedly k vyřazení Typhoonu ze služby.

Problémy začaly, jakmile začala hromadná výroba. Prototypové motory byly ručně sestaveny napierskými řemeslníky a ukázalo se, že je obtížné je přizpůsobit výrobním technikám na montážní lince. Rukávy často selhaly kvůli způsobu, jakým byly vyrobeny z chrom-molybdenové oceli, což vedlo k zabaveným válcům, což způsobilo ztrátu jediného prototypu Martin-Baker MB 3.[9][10] Ministerstvo vývoje letadel bylo odpovědné za vývoj motoru a zařídilo, aby rukávy mohly být obrobeny Bristol Airplane Company z výkovků motoru Taurus. Tyto nitridované pouzdra z austenitické oceli byly výsledkem mnoha let intenzivního vývoje pouzder, zkušeností, které Napier neměl. Vzduchové filtry musely být namontovány, když se v roce 1944 objevil nový problém s rukávy, když letadla operovala z normandské půdy s jejím abrazivním a drsným prachem.[11]

Kontrola kvality se ukázala jako nedostatečná, motory byly často dodávány s nesprávně vyčištěnými odlitky, rozbitými pístními kroužky a strojními odřezky, které zůstaly uvnitř motoru.[12] Mechanici byli přepracovaní a snažili se udržet Sabres v chodu a během chladného počasí je museli v noci spouštět každé dvě hodiny, aby se motorový olej neztuhl a nebránil nastartování motoru další den.[pozn. 3] Odstranění těchto problémů trvalo příliš dlouho a motor získal špatnou pověst. Aby toho nebylo málo, mechanici a piloti, kteří neznali odlišnou povahu motoru, měli tendenci vinit Sabre z problémů, které byly způsobeny nedodržením správných postupů. To ještě zhoršili představitelé konkurenční společnosti Rolls-Royce, která měla vlastní agendu. V roce 1944 vyrobil Rolls-Royce podobný designový prototyp s názvem Orel.

Napier vypadal spokojeně a měl lepší design. V roce 1942 zahájila řadu projektů na zlepšení svého výškového výkonu přidáním třístupňové dvoustupňové kompresor, když základní motor stále nespouštěl spolehlivě. V prosinci 1942 společnost koupila Anglická elektrická společnost, který okamžitě ukončil projekt přeplňování a věnoval celou společnost řešení výrobních problémů, kterých bylo dosaženo rychle.

V roce 1944 dodala Sabre V 2400 koňská síla (1 800 kW) důsledně a reputace motoru se začala zlepšovat. Jednalo se o poslední verzi, která vstoupila do služby a byla použita v Hawker Typhoon a jeho derivát, Hawker Tempest. Bez pokročilého kompresoru výkon motoru přes 20 000 stop (6 100 m) rychle poklesl a piloti letící s letadly poháněnými šavlí byli obecně instruováni, aby zahájili boj pouze pod touto nadmořskou výškou. V nízké nadmořské výšce byla obě letadla hrozivá. Vzhledem k tomu, že letecká převaha nad kontinentální Evropou byla pomalu získávána, Typhoony byly stále více využívány jako stíhací bombardéry, zejména u Druhé taktické letectvo RAF. Bouře se stala hlavním ničitelem V-1 létající bomba (Fieseler Fi 103 ), protože to byl nejrychlejší ze všech spojeneckých stíhaček na nízkých úrovních. Později Tempest zničil asi 20 Messerschmitt Me 262 proudové letadlo.

Vývoj pokračoval a pozdější Sabre VII dodával 3500 hp (2600 kW) s novým kompresorem. Konečné testovací motory poskytly 5500 koní [13](4100 kW) při 45 lb / in2 podpora. Na konci druhé světové války bylo několik motorů ve stejné výkonové třídě. The Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major čtyřřadý 28válcový radiální motor s výkonem 3 000 hp (2 280 kW), první a novější typy s výkonem 3 800 hp (2 834 kW), ale k tomu bylo zapotřebí téměř dvojnásobného zdvihového objemu, 4 360 kubických palců (71 litrů).

Varianty

Poznámka:[pozn. 4]

Šavle I (E.107)
(1939) 2000 koňských sil (1490 kW).
Sabre II
(1940) 2300 koňských sil (1715 kW). Experimentální převodový poměr redukce vrtule 0,332: 1.
Sabre II (produkční varianta)
2200 koní (1640 kW). Redukční převodový poměr 0,274: 1: používá se hlavně na začátku Hawker Typhoons.[14]
Sabre IIA
2235 koňských sil (1665 kW). Upravený systém zapalování: maximální podpora +9 liber.[15]
Sabre IIB
2400 koní (1790 kW). Čtyři tlumivky S.U. karburátor: Používá se hlavně v Hawker Tempest V.[16]
Sabre IIC
2065 koní (1540 kW). Podobně jako Mk VII.
Napier Sabre III
Šavle III
2250 koní (1680 kW). Podobně jako Mk IIA, šitý na míru pro Blackburn Firebrand: 25 vyrobeno a nainstalováno.[16]
Šavle IV
2240 koní (1670 kW). Jako Mk VA se vstřikováním paliva Hobson: motor pro předběžný vývoj letu u řady Sabre V.[16] Používá se v Hawker Tempest I.[17]
Sabre V
2 600 koňských sil (1 940 kW). Vyvinutý MK II, přepracovaný kompresor se zvýšenou podporou, přepracovaný indukční systém.
Sabre VA
2 600 koňských sil (1 940 kW). Mk V se vstřikováním paliva Hobson-R.A.E, pákou plynu a ovládáním vrtule: používá se v Hawker Tempest VI.
Sabre VI
2310 koní (1720 kW). Mk VA s Rotol chladicí ventilátor: používá se ve 2 Hawker Tempest Vs upravených pro použití prstencových radiátorů Napier; také v experimentální Vickers Warwick V..[18]
Šavle VII
3055 koní (2278 kW). Mk VA zesílen tak, aby vydržely vysoké síly vyrobené pomocí Injekce voda / methanol. Větší oběžné kolo kompresoru.[19]
Šavle VIII
3 000 koňských sil (2240 ​​kW). Určeno pro Hawker Fury; testováno v Folland Fo.108.
Šavle E.118
(1941) Třístupňový dvoustupňový kompresor, protiběžná vrtule; test nalétán na Fo.108.
Šavle E.122
(1946) 3 500 koní. Určeno pro Napier 500 mph bez ocasu

Aplikace

Motor byl použit ve více letadlech, včetně dvou široce nasazených stíhaček.[20]

Aplikace - široce nasazené

Aplikace - omezená výroba a prototypy

Vystavený projekt obnovy a motory

V rekonstrukci
Uchováno na veřejném displeji
Dělené motory Napier na veřejné výstavě

Specifikace (Sabre VA)

Data z Lumsden[22][23]

Obecná charakteristika

  • Typ: 24válcový přeplňovaný kapalinou chlazený Typ H. pístový motor letadla
  • Otvor: 5,0 palce (127 mm)
  • Mrtvice: 121 mm
  • Přemístění: 2240 palců (36,65 l)
  • Délka: 82,25 palce (2089 mm)
  • Šířka: 40 palců (1016 mm)
  • Výška: 46 palců (1168 mm)
  • Suchá hmotnost: 2 360 lb (1 070 kg)

Součásti

Výkon

  • Výstupní výkon: * 2,850 hp (2,065 kW) při 3 800 ot./min a +13 psi (0,9 bar, 56 ") zvýšení příjmu
  • 3040 k (2200 kW) při 4000 ot./min válečná pohotovostní síla
  • Měrný výkon: 1,36 hp / in³ (59,9 kW / L)
  • Kompresní poměr: 7:1
  • Spotřeba paliva: 117 galonů / hodinu (532 l / h) při maximální rychlosti, přeplňovaný převod FS; 241 galonů / hodinu (1096 l / h) při maximálním bojovém výkonu, přeplňování FS
  • Spotřeba oleje: 47 pint / h (27 l / h) při maximální rychlosti 3250 ot / min a +7 psi (0,48 bar, 14 "); 71 pint / h (40 l / h) při nouzovém napájení z války
  • Poměr výkonu k hmotnosti: 1,29 hp / lb (2,06 kW / kg)

Viz také

Srovnatelné motory

Související seznamy

Reference

Poznámky pod čarou

  1. ^ Napier-Heston Racer používal první produkční motor Sabre. Uchazeč o světový rekord havaroval během prvních testů a projekt byl ukončen.
  2. ^ 21 Suffolk St, Westminster, Londýn, malá slepá ulička Pall Mall East.
  3. ^ Na rozdíl od současných „multigrade“ motorové oleje, maziva používaná ve 40. letech 20. století zahušťovala při nízkých teplotách, čímž zabránila tomu, aby se šavle po spuštění „zvedla“.
  4. ^ Seznam z Lumsdenu, pokud není uvedeno jinak.

Poznámky

  1. ^ Motory a podnik: Život a dílo sira Harryho Ricarda, John Reynolds, 1999 ISBN  978-0750917124, str.145
  2. ^ Motory a podnik: Život a dílo sira Harryho Ricarda, John Reynolds, 1999 ISBN  978-0750917124, s. 103
  3. ^ Boxkite to Jet - pozoruhodná kariéra Franka B Halforda, Douglas Taylor, 1999,ISBN  1 872922 16 3, s. 73
  4. ^ Motory a podnik: Život a dílo sira Harryho Ricarda, John Reynolds, 1999 ISBN  978-0750917124, str.186
  5. ^ Boxkite to Jet - pozoruhodná kariéra Franka B Halforda, Douglas Taylor, 1999,ISBN  1 872922 16 3, str.81
  6. ^ Motory a podnik: Život a dílo sira Harryho Ricarda, John Reynolds, 1999 ISBN  978-0750917124, str.187
  7. ^ A b C [F C Sheffield] 23. března 1944. "2200 hp Napier Sabre " Let, str. 309. www.flightglobal.com. Citováno: 9. listopadu 2009.
  8. ^ Průmysl a letecká energie Expanze britské letecké výroby 1935-1941, Sebastian Ritchie 2007, Routledge Taylor a Francis Group, ISBN  0-7146-4343-2, s. 140
  9. ^ Let 1945, s. 550.
  10. ^ Letadlo 2010, str. 65–66.
  11. ^ Neuchovával jsem žádný deník - 60 let s Marine Diesels, Automobile and Aero Engines, F.R. Banks 1978, Airlife Publications, ISBN  0 9504543 9 7, str.133
  12. ^ Napier Sabre Archivováno 23. června 2012 v Wayback Machine Citováno dne 17. července 2009.
  13. ^ Setright str.134
  14. ^ Sheffield, březen 1944, str. 310.
  15. ^ Ministerstvo letectví 1943, s. 24, 25.
  16. ^ A b C Flight 1945, str. 551.
  17. ^ Mason 1991, s. 331.
  18. ^ Flight 1946, str. 91.
  19. ^ Flight 1945, str. 552.
  20. ^ Seznamy aplikací od Lumsden
  21. ^ CAHC „Workshop One“ Archivováno 15. května 2008 v Wayback Machine Citováno: 21. listopadu 2009.
  22. ^ Lumsden 2003, s. 176.
  23. ^ Flight 1945, pp. 550-553.

Bibliografie

Další čtení

  • Bridgman, Leonard, ed. Jane's All The World's Aircraft 1945–1946. London: Samson Low, Marston & Company, Ltd 1946. ISBN  0-517-67964-7 (1989 Crescent Books, NY.)
  • Clostermann, Pierre: Velká show. Londýn, Velká Británie: Chatto & Windus ve spolupráci s Williamem Heinemannem, 1953. ISBN  0-297-84619-1 (Vydání z roku 2004).

externí odkazy