Napier Sabre - Napier Sabre
Šavle | |
---|---|
![]() | |
Výřez Napier Sabre v London Science Museum. | |
Typ | Kapalinou chlazený H-24 ventilový ventil píst letecký motor |
národní původ | Spojené království |
Výrobce | D. Napier & Son |
První běh | leden 1938 |
Hlavní aplikace | Hawker 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

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

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.
- 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
- Blackburn Firebrand, pouze u 21 letadel rané výroby
- Fairey Battle, testovací postel
- Folland Fo.108, testovací postel
- Hawker Fury, prototyp (2 vestavěné (LA610, VP207), 485 mph)
- Martin-Baker MB 3, prototyp
- Napier-Heston Racer, prototyp
- Vickers Warwick, prototyp
Vystavený projekt obnovy a motory
- V rekonstrukci
- Kanadské centrum leteckého dědictví, Macdonald Campus, McGill University, Montreal.[21]
- Sabre IIa, sériové číslo 2484, Hawker Typhoon Preservation Group, RB396, UK
- Uchováno na veřejném displeji
- Solent Sky (příklad k zapůjčení od Birminghamské muzeum vědy a průmyslu )
- Fantasy letu, Polk City, Florida
- Motor Sabre IIA byl obnoven sdružením přátel Museo Nacional de Aeronáutica de Argentina a je veřejně k vidění v Engines Hall.[Citace je zapotřebí ]
- Dělené motory Napier na veřejné výstavě
- Imperial War Museum, Duxford (darováno Cambridge University Engineering Department )
- Muzeum královského letectva v Londýně
- London Science Museum
- Muzeum RNZAF, Wigram
- Canada Aviation and Space Museum, Ottawa
Specifikace (Sabre VA)
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
- Valvetrain: Trubkový ventil
- Kompresor: Kroucení hřídel pohon na převodovku, jednostupňový, dvoustupňový odstředivý kompresor
- Palivový systém: Hobson-R.A.E. injekční typ karburátor
- Typ paliva: 100/130 oktan benzín
- Olejový systém: Vysoký tlak: Olejové čerpadlo a plný průtok olejový filtr se třemi záchytnými čerpadly
- Chladící systém: Kapalinou chlazené: 70% vody a 30% ethylenglykol směs chladicí kapaliny, pod tlakem.
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
- Daimler-Benz DB 604
- Dobrynin VD-4K
- Junkers Jumo 222
- Lycoming H-2470
- Pratt & Whitney X-1800
- Pratt & Whitney XH-3130
- Rolls-Royce Eagle
- Wright R-2160 Tornado
Související seznamy
Reference
Poznámky pod čarou
- ^ Napier-Heston Racer používal první produkční motor Sabre. Uchazeč o světový rekord havaroval během prvních testů a projekt byl ukončen.
- ^ 21 Suffolk St, Westminster, Londýn, malá slepá ulička Pall Mall East.
- ^ 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“.
- ^ Seznam z Lumsdenu, pokud není uvedeno jinak.
Poznámky
- ^ Motory a podnik: Život a dílo sira Harryho Ricarda, John Reynolds, 1999 ISBN 978-0750917124, str.145
- ^ Motory a podnik: Život a dílo sira Harryho Ricarda, John Reynolds, 1999 ISBN 978-0750917124, s. 103
- ^ Boxkite to Jet - pozoruhodná kariéra Franka B Halforda, Douglas Taylor, 1999,ISBN 1 872922 16 3, s. 73
- ^ Motory a podnik: Život a dílo sira Harryho Ricarda, John Reynolds, 1999 ISBN 978-0750917124, str.186
- ^ Boxkite to Jet - pozoruhodná kariéra Franka B Halforda, Douglas Taylor, 1999,ISBN 1 872922 16 3, str.81
- ^ Motory a podnik: Život a dílo sira Harryho Ricarda, John Reynolds, 1999 ISBN 978-0750917124, str.187
- ^ A b C [F C Sheffield] 23. března 1944. "2200 hp Napier Sabre " Let, str. 309. www.flightglobal.com. Citováno: 9. listopadu 2009.
- ^ 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
- ^ Let 1945, s. 550.
- ^ Letadlo 2010, str. 65–66.
- ^ 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
- ^ Napier Sabre Archivováno 23. června 2012 v Wayback Machine Citováno dne 17. července 2009.
- ^ Setright str.134
- ^ Sheffield, březen 1944, str. 310.
- ^ Ministerstvo letectví 1943, s. 24, 25.
- ^ A b C Flight 1945, str. 551.
- ^ Mason 1991, s. 331.
- ^ Flight 1946, str. 91.
- ^ Flight 1945, str. 552.
- ^ Seznamy aplikací od Lumsden
- ^ CAHC „Workshop One“ Archivováno 15. května 2008 v Wayback Machine Citováno: 21. listopadu 2009.
- ^ Lumsden 2003, s. 176.
- ^ Flight 1945, pp. 550-553.
Bibliografie
- Ministerstvo vzduchu. Pilotní poznámky k tajfunovým značkám IA a IB; Motor Sabre II nebo IIA (2. vydání). London: Crecy Publications, 2004. ISBN 0-85979-033-9
- „Skutečný uchazeč (článek a obrázky)“ Letoun No. 452, Volume 38, Number 12, December 2010.
- „Družstevní vyzyvatel (článek a obrázky na Heston Racer). " Letový a letecký inženýr No. 1790, svazek XLIII, 15. dubna 1943.
- Gunston, Bille. Světová encyklopedie leteckých motorů: Od průkopníků po současnost. 5. vydání, Stroud, Velká Británie: Sutton, 2006. ISBN 0-7509-4479-X
- Lumsden, Aleku. Britské pístové motory a jejich letadla. Marlborough, Velká Británie: Airlife Publishing, 2003. ISBN 1-85310-294-6.
- Mason, Francis K. Hawker Aircraft since 1920 (3. přepracované vydání). London: Putnam, 1991. ISBN 0-85177-839-9.
- „Napier Sabre VII (článek a obrázky). " Letový a letecký inženýr No. 1926, svazek XLVIII, 22. listopadu 1945.
- „Napier Flight Development (článek a obrázky v Napierově testovacím a vývojovém centru). " Letový a letecký inženýr No. 1961, svazek L, 25. července 1946.
- Setright, L. J. K.: Moc létat: Vývoj pístového motoru v letectví. Allen & Unwin, 1971. ISBN 0-04-338041-7.
- Sheffield, F. C. „2 200 hp Napier Sabre (článek a obrázky). " Letový a letecký inženýr No. 1829, svazek XLV, 13. ledna 1944.
- Sheffield, F. C. „Napier Sabre II (článek a obrázky). " Letový a letecký inženýr No. 1839, svazek XLV, 23. března 1944.
- Bílá, Graham. Spojenecké letadlové pístové motory druhé světové války: Historie a vývoj frontových leteckých pístových motorů vyráběných během druhé světové války Velkou Británií a USA. Warrendale, Pensylvánie: SAE International, 1995. ISBN 1-56091-655-9
- Reynolds, John. Motory a podnikání: Život a dílo sira Harryho Ricarda. Stroud, UK: Sutton, 1999. ISBN 978-0750917124
- Taylor, Douglas. Boxkite to Jet - pozoruhodná kariéra Franka B Halforda. Derby, UK: RRHT, 1999. ISBN 1 872922 16 3
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).