Битва за скорость. Великая война авиамоторов

Августинович Валерий Георгиевич

Первым госзаказом частной фирме «Роллс-Ройс», расположенной в Дерби, было задание разработать аналог «Рено» V8, затем — мотор воздушного охлаждения мощностью 200 л.с. Но ни то, ни другое не нравилось Генри Ройсу. Ройс выбрал схему жидкостного охлаждения и удвоил число цилиндров своего мотора до 12. Получился Eagle («Орел», 1918 г.) первоначальной мощностью 225 л.с. («Орел-1»), позже форсированный до 360 л.с. («Орел-8»). Как только началось бурное развитие авиации во время Первой мировой войны и далее в 1920-е гг. и потребовались моторы различной (в первую очередь большей) мощности, сэр Генри Ройс (умер в 1933 г.) разработал на базе этого «Орла» серию «хищных» моторов: уменьшенную копию «Орла» Falcon («Сокол») мощностью 205–285 л с., стосильного Hawk’a («Ястреба») — аналога «Рено V8» — и мощный Condor («Кондор»). «Кондор» мощностью 550–600 л.с., появившийся в конце войны, предназначался для дальних бомбардировщиков с радиусом действия

до Берлина. Но в 1918 г. война закончилась, щедрые госзаказы прекратились.

В этой ситуации выжили только частные фирмы, в частности «Нэпир и сын» (D.Napier & Son) и «Роллс-Ройс». «Нэпир», занимавшаяся до войны автомобильной продукцией, с началом войны тоже получила госзаказ на участие в качестве субподрядчика в разработке авиамотора, получившего обозначение по первым буквам названия госкомпании R.A.F.3a. Однако уже в 1916 г. фирма «Нэпир» (конструктор — Роуледж) самостоятельно разработала мотор Lion («Лев») мощностью 500 л.с. Серийный выпуск этого мотора начался уже после войны и продолжился в 1920-е гг. «Лев» имел 12 цилиндров, расположенных по 4 цилиндра в три ряда (оригинальная W- образная схема рядов цилиндров). Позже по такой же схеме строились уже 18-цилиндровые моторы (по 6 цилиндров в ряд).

В конце войны фирмой «Нэпир» был разработан первый 1000-сильный мотор. Это был 16-цилиндровый X- конфигурации (4x4) мотор Cub («Куб»), который устанавливался на однодвигательные бомбардировщики «Авро» и «Блэкберн». Однако окончание войны ограничило серию первого «тысячника». В 1929-м фирмой «Нэпир» был разработан еще более мощный (1320 л.с.) мотор жидкостного охлаждения с нагнетателем с неслыханно большой общей степенью сжатия, равной 10, для рекордов («гоночный Лев»). «Роллс-Ройс» тоже работала над мощным 16-цилиндровым мотором Х-конфигурации (4x4) расположения цилиндров. Но время серийных «тысячников» еще не пришло. Все эти моторы имели малый ресурс и были тяжелы — технологии еще не позволяли делать их относительно легкими. К этому времени достигнутое отношение мощности к массе мотора (л.с./кг) было уже равно 1.

В начале 1920-х гг. фирма «Кертис» в США опередила всех, разработав удачный, оптимальный (лучший) для того времени, 12-цилиндровый мотор жидкостного охлаждения D-12 мощностью 350 л.с. Этот мотор с классической V-схемой расположения цилиндров явился дефорсированной (1800 об/мин) модификацией передового для того времени 400-сильного мотора «Кертис» К-12 (1917 г.) конструкции Чарльза Киркхэма (С. Kirkham) с гем же соотношением диаметра и хода поршня (114x152 мм). Мотор К-12 задумывался как компактный авиационный мотор: его ширина не должна была превышать ширину плеч пилота, число оборотов достигало 2800 об/мин, блок цилиндров — литой по типу Hisso («Испано-Сюиза»), но без использования лицензии (лицензией «Испано-Сюиза» обладала фирма «Райт-Мартин»), т. е. оригинальной конструкции.

Однако он опередил свое время: деревянные винты на съем мощности 400 л.с. не могли работать с такими оборотами — требовался редуктор, при отливке корпусов было много брака. Надежный редуктор сделать не удалось. В D-12 отказались от блочной конструкции, вернувшись к раздельным цилиндрам, и снизили обороты. Мотор D-12 получился надежным, дешевле, чем его прямой конкурент «Либерти», смалым лобовым сопротивлением и хорошими весовыми характеристиками (отношение мощности к массе мотора составляло 1,25 л.с./кг). Это позволило ему в составе самолета «Кертис» выиграть дважды кубок Шнейдера, опередив французский «Ньюпор» с лучшим авиамотором того времени «Испано-Сюиза». Именно с этим мотором D-12 была достигнута максимальная скорость того времени (середина 1920-х гг.) — 320 км/ч. А проблему качества отливок блоков цилиндров решили только к середине 1930-х гг. Последним в ряду моторов жидкостного охлаждения фирмы «Кертис» был разработанный в 1928 г, накануне Великой депрессии, мотор Conquerer («Завоеватель») мощностью 600 л.с. классической V-образной схемы с 12 цилиндрами. Этот мотор имел хорошие весовые характеристики: отношение мощности к массе мотора составляло уже более 1,5, но… наступил экономический кризис, и «Кертис» была вынуждена объединиться с фирмой «Райт», которая в то время уже перешла на моторы воздушного охлаждения.

Всего в США за сорокалетнюю эпоху (1903–1943 гг.) было разработано 30 типов оригинальных (нелицензионных) поршневых моторов, вошедших в серию. Это, безусловно, великолепный результат, свидетельствующий о лидерстве американской инженерной школы в этой области. Другой вопрос, что в США «проспали» начало новой инновационной волны — разработку турбореактивных двигателей, где лидером стала Германия, но об этом — дальше.

Подлинно авиационными являются именно моторы воздушного охлаждения (до появления авиации их просто не было, да и вне авиации они неприменимы). Родиной стационарных (неротативных) авиамоторов воздушного охлаждения большой мощности является Великобритания.

Уже в 1917 г. на заводе «Космос» Роем Федденом были спроектированы сразу двухрядные 14-цилиндровые «Меркурий» (315 л.с.) и «тысячник» 18-цилиндровый «Геркулес». Однако пришлось сдавать назад — надежное охлаждение двухрядных звезд тогда организовать не удалось. Зато однорядный девятицилиндровый мотор «Юпитер» (400 л.с.), созданный уже в 1918 г. под руководством Роя Феддена на том же заводе «Космос», оказался надежным. «Космос» впоследствии получил название «Бристоль», а после объединения с фирмой Сиддли «Армстронг» сформировалась известная фирма «Бристоль-Сиддли» до очередного объединения ее с «Роллс-Ройсом» уже в 1960-е гг.

Лицензия на производство модернизированного «Юпитера-VI» мощностью 535 л.с. была приобретена французской фирмой «Гном-Рон», где он строился с 1923 г., а также (уже после приобретения у «Гном-Рона») в СССР (на заводе № 29 в Запорожье под маркой М-22), Германии («Сименс»), Японии, Чехословакии, Польше. Англичане же на основе «Юпитера» выпустили малотиражную «планетную» серию в классе мощности 200–300 л.с. («Титан», «Нептун»), Следы деятельности Роя Федцена обрываются уже после Второй мировой войны: в 1948 г. под его маркой был сделан турбовинтовой двигатель «Fedden Gotswold» мощностью 1350л с. с хорошими весовыми характеристиками — отношение мощности к весу двигателя составляло 4, т. е. с каждого килограмма веса в турбовинтовом двигателе снималось мощности в два раза больше, чем в поршневом.

Первый девятицилиндровый (114x140) авиамотор воздушного охлаждения большой тогда мощности (220 л.с.) фирмы «Райт» — «Wright Whirlwind J-5» (создан при участии известного британского конструктора моторов воздушного охлаждения Samuel Heron, или, в русской транскрипции, Самюэля Герона) появился в 1925-м. Помогло этому и приобретение английских патентов. Линдберг в 1927 г. совершил свой знаменитый перелет через Атлантику (Нью-Йорк — Париж) на самолете «Spirit of St. Louis» («Дух Сан-Луи»), оснащенном этим мотором. После этого авиамоторы воздушного охлаждения завоевали всемирный авторитет — была подтверждена их надежность при лучших весовых характеристиках. Эта надежность была обеспечена кропотливой работой над охлаждением цилиндров и выпускного клапана, имеющего температуру до 300° Цельсия.

История другой знаменитой фирмы «Пратт-Уитни», конкурента «Райт» связана с именем Рентшлера. Фредерик Рентшлер, выпускник Принстонского университета (1909 г.) с большими семейными связями в финансовых кругах, во время Первой мировой войны ставший лейтенантом, занимался приемкой авиамоторов на заводе, т. е. был военпредом. После окончания войны он думал вернуться в семейный бизнес: отец не одобрял его занятие авиацией, говоря: «Авиация — это чертовски дурацкий бизнес, только для спортсменов» (Sullivan, р. 2). Однако он «заболел» авиацией и после войны в 1919 г. пришел на фирму «Райт» и проработал на ней пять лет. Именно здесь он и создал уникальный конструкторский коллектив. К этому времени он уже дозрел до того, что ему захотелось создать самостоятельную компанию. Но для этого нужна была рыночная ниша для авиамоторов. И тут как раз началось строительство авианосцев, вернее, переделка двух тяжелых крейсеров «Саратога» и «Лексингтон» в авианосцы. А для них потребовалось 200 самолетов и соответственно легких мощных моторов. Рентшлер обещал адмиралу Моффету, начальнику авиации ВМФ, создать легкий мотор воздушного охлаждения мощностью 400 л с. Тот поддержал идею, но федеральных денег на разработку опытного образца не было. Тут-то и помогли семейные и дружеские связи: некоторая сумма свободных денег на этот проект нашлась и была вложена в предприятие («венчур») на базе станкостроительной фирмы «Pratt & Whittney» в Хартфорде (штат Коннектикут). Основатели базовой фирмы (1860 г.) Фрэнсис Пратт и Амос Уитни начинали как механики на заводе Кольта по производству оружия — пистолетов «кольт» — в Хартфорде. В этом смысле Коннектикут был идеальным местом для новой машиностроительной компании, готовящейся производить продукцию с повышенными требованиями к точности изготовления, т. е. такие прецизионные изделия, как авиамоторы. С квалифицированными кадрами там все было в порядке. Нужны были только деньги, оборудование и помещение. Деньги нашлись, подыскали и помещение — старый автомобильный завод, использовавшийся как склад для сигарного табака.

И вот в 1925 г. Рентшлер, как бы сейчас сказали, главный конструктор, покидает фирму «Райт» вместе с группой конструкторов (и конструкторским заделом), включая талантливого конструктора и экспериментатора Джорджа Мида (George J. Mead). В этом же 1925 г. им регистрируется новая фирма «Пратт-Уитни Эйркрафт». Несмотря на присутствие в названии фирмы слова «самолет» («Эйркрафт»), эта фирма проектированием самолетов никогда не занималась. Еще до полного оборудования новой фирмы конструкторы приступили к разработке нового мотора в… гараже, как это часто бывало в те времена фазы «А» инновационной волны.