Роллс-Ройс Креси (англ. Rolls-Royce Crecy) — британский авиационный двигатель, разрабатывавшийся фирмой Rolls-Royce Limited в 1941-45 гг. для скоростных модификаций истребителя «Спитфайр». Crecy отличался необычной для авиамоторов тех лет конструкцией: это был двухтактный 12-цилиндровый V-образный двигатель объёмом 25 л (1536 кубич. дюймов) с развалом блоков 90°, гильзовым газораспределением и непосредственным впрыском топлива. В некоторых источниках он назван «самым совершенным в истории двухтактным авиационным мотором»[1] (впрочем, такая же характеристика иногда даётся двигателю Napier Nomad).

Rolls-Royce Crecy
Производитель	Rolls-Royce Limited
Годы производства	1941-1945
Тип	поршневой/турбокомпаундный, двухтактный V-образный, жидкостного охлаждения
Технические характеристики
Мощность	2035 кВт
Удельная мощность	81,74 кВт/л
Степень сжатия	7:1
Диаметр цилиндров	129,5 мм
Ход поршня	165,1 мм
Количество цилиндров	12
Клапаны	гильзовое газораспределение
Компрессор	ПЦН с поворотными лопатками
Турбонаддув	отсутствует, установлена силовая турбина
Топливная система	с непосредственным впрыском
Тип топлива	бензин с октановым числом 100
Система смазки	циркуляционная
Система охлаждения	жидкостная
Удельная мощность	2,39 кВт/кг
Размеры
Сухая масса	862 кг

Для двухтактных двигателей было решено использовать названия битв, в которых Британия одержала победу, и новый мотор получил своё имя в честь битвы при Креси. Однако тема не получила развития, и Crecy остался единственным в своём роде. В дальнейшем фирма переключилась на разработку реактивных двигателей, которым давались названия рек[2].

Предполагалось, что после испытаний на переделанном Hawker Henley двигатель будет устанавливаться на «Спитфайры», но ни один истребитель с этим мотором так и не был выпущен. Проект был прекращён в декабре 1945, так как в связи с прогрессом в разработке реактивных двигателей необходимость в подобных моторах отпала.

Разработка

Автором идеи мощного «спринтерского» двигателя для истребителей стал сэр Генри Тизард, председатель Исследовательского комитета по аэронавтике (англ.) (ARC), который предвидел необходимость в подобной силовой установке в связи с ростом германской воздушной мощи ещё в 1935 г. Можно предположить, что именно под влиянием Тизарда, который был его другом, Гарри Рикардо (англ.) и начал разработку мотора, который впоследствии и стал Crecy[3]. Эта идея впервые обсуждалась на заседании подкомитета по двигателям в декабре 1935 г.:

Председатель отметил, что, если Министерство авиации хочет разработать новый тип скоростного мотора для обороны метрополии…, то возникает вопрос, в какой мере можно пренебрегать расходом топлива. Мистер Рикардо затронул этот пункт в недавнем разговоре, спросив, является ли высокий расход топлива недопустимым в теперешних обстоятельствах, поскольку в противном случае интерес представляет исследование потенциала двухтактных бензиновых двигателей.

Оригинальный текст (англ.)[показатьскрыть]

The Chairman remarked that if it was the desire of the Air Ministry to develop a type of sprint engine for home defence....there was the question as to how far fuel consumption could be disregarded. Mr Ricardo had raised this point in a recent conversation by enquiring whether a high fuel consumption might not be permissible under certain circumstances, for if so, an investigation of the possibilities of the two-stroke petrol engine appeared to be attractive.

— Henry Tizard, The Rolls-Royce Crecy

Предварительный опыт был накоплен в 1927-30 гг. в ходе эксплуатации двух моторов Kestrel, переделанных, согласно контракту с Министерством авиации (англ.), для дальнейших исследований в двухтактные с гильзовым газораспределением. Оба мотора сначала были переделаны в дизели, что повлекло за собой снижение мощности и рост числа механических поломок, хотя один из них затем успешно использовался капитаном Джорждем Айстоном (англ.) для установления мирового рекорда скорости на автомобиле «Скорость ветра» (англ.). Второй мотор впоследствии снова переделали в бензиновый с непосредственным впрыском, что дало заметную прибавку мощности по сравнению с серийным Kestrel[4].

Отработка конструкции началась в 1937 по проекту инженера Гарри Вуда с использованием одноцилиндровой испытательной установки конструкции Рикардо. Хотя изначально задуман был дизельный двигатель, к тому времени, когда «Роллс-Ройс» и Ricardo company (англ.) начали серьёзные работы по проекту, Министерство авиации (англ.) приняло решение вернуться к традиционному искровому зажиганию, оставив однако непосредственный впрыск топлива.

Главным конструктором Crecy был Эдди Гасс, руководил командой разработчиков Гарри Вуд. Первый полноразмерный двигатель был собран в 1941 г.

Техническое описание

Диаметр цилиндров составлял 129,5 мм, ход поршня — 165,1 мм, степень сжатия — 7:1, вес двигателя — 862 кг[5]. Угол опережения зажигания (30°) и давление наддува (100 кПа) были типичными для того времени. На стендовых испытаниях двигатель развил мощность 1400 л.с., однако возникли проблемы с вибрацией, а также охлаждением цилиндров и гильз[6]. По оценкам разработчиков, исключительно мощный выхлоп мотора на максимальном режиме мог обеспечить 30%-ю прибавку к тяге, развиваемой винтом. Высокая мощность двигателя сама по себе представляла интерес, но дополнительная тяга выхлопа могла бы сделать его полезным промежуточным решением между обычными поршневыми двигателями наподобие Merlin и ожидаемыми в будущем реактивными.

Серийные номера моторов были чётными, поскольку на фирме традиционно присваивались чётные номера двигателям правого вращения.

Гильзовое газораспределение

Скользящие незамкнутые гильзы не прилегали герметично к головкам цилиндров, оставляя в конце хода гильзы щели в верхней части цилиндра для выхода отработанных газов. Окна в гильзе служили поэтому только для впуска свежего заряда смеси. Ход гильзы составлял 30% хода поршня (49,5 мм) с опережением 15°[5]. Таким образом, газораспределительный механизм Crecy конструктивно походил на механизм с поворотными гильзами, разработанный Роем Федденом (англ.) и впервые успешно применённый в 1932 г. на моторе Bristol Perseus, но имел другой принцип действия[7].

Наддув и турбина

В отличие от большинства двухтактных двигателей, наддув применялся в большей степени для увеличения заряда смеси, чем для поднятия давления в картере. Это позволило использовать циркуляционную систему смазки вместо обычной для двухтактных моторов проточной. Распределение смеси было послойным (англ.): топливо впрыскивалось в луковицеобразное расширение камеры сгорания, где богатая смесь поджигалась парой свечей. Изменяя соотношение рабочей смеси в пределах от 1:23 до 1:15, можно было управлять мощностью двигателя в диапазоне 60-100%. Сосредоточение богатой смеси возле свечей уменьшало детонацию, что делало возможным увеличение компрессии или давления наддува. Управление наддувом обеспечивалось инновационной конструкцией крыльчатки нагнетателя с поворотніми лопатками эффективный угла атаки которых мог изменяться в диапазоне 30-60°. Это позволяло снизить мощность, отбираемую нагнетателем на малом газу, и, следовательно, расход топлива в крейсерском режиме.

В позднейших испытаниях двигатель оборудовался силовой турбиной, которая представляла собой уменьшенную вдвое турбину двигателя Power Jets W.1 конструкции Фрэнка Уиттла — первого британского ТРД, поднявшегося в воздух. В отличие от обычного турбонагнетателя, турбина отдавала мощность на вспомогательный приводной вал, превращая двигатель в турбокомпаундный. Предполагалось уменьшить таким образом расход топлива и сделать двигатель пригодным для установки на транспортные самолёты. Возросшая экономичность подтвердилась при испытаниях, однако выявились серьёзные проблемы — разрушение вала и сильный перегрев[8].

Стендовые испытания

Закрытие проекта

Прогресс реактивных двигателей привёл к тому, что необходимость в моторах со сверхвысокими удельными параметрами, подобных Crecy, отпала. В результате этого работы по проекту были прекращены в декабре 1945 г. Было построено всего 6 полноразмерных двигателей и ещё 8 опытных 2-цилиндровых секций (англ.). Crecy 10 развил 21 декабря 1944 года мощность 1798 л.с., а после монтажа силовой турбины этот показатель увеличился до 2500 л.с[9]. Последующие опыты на экспериментальной одноцилиндровой установке Ricardo E65 показали возможность достижения 5000 л.с. в пересчёте на 12-цилиндровый двигатель[10]. К июню 1945 года суммарная наработка полноразмерных моторов в ходе испытаний составила 1060 часов, а двухцилиндровых секций — 8600[11]. Судьба построенных двигателей остаётся неизвестной.

Предполагаемое применение

Летом 1941 г. на авиабазу Хакнолл (англ.) доставили Spitfire Mk II с номером P7674, на который установили макет Crecy для изготовления чертежей капота и винтомоторной группы. Также была согласована доставка в начале 1942 г. первых образцов Spitfire Mk III без двигателей для установки готовых к полётам Crecy, но она так и не состоялась, поскольку производство данной модификации не пошло дальше прототипа. Сравнительной оценке вариантов «Спитфайра» с Crecy и Griffon 61 посвящён отчёт Королевского авиационного центра (англ.) №E3932 за март 1942 года. В нём сделан вывод, что мощность Crecy чрезмерно велика для планера «Спитфайра», но его дефорсированная версия даст истребителю значительные преимущества по сравнению с Griffon[12].

Исследования на de Havilland Mosquito также выявили множество проблем с установкой Crecy.

В 1942 г. центром лётных испытаний Rolls-Royce на базе Хакнолл был получен North American P-51 Mustang. Это стало толчком к серии исследований, согласно которым «Мустанг» был признан более перспективной платформой для установки Crecy, чем «Спитфайр». Однако никаких последствий данные опыты не имели.

Для лётных испытаний двигателя предполагалось использовать Hawker Henley с серийным номером L3385, который доставили для переделки на авиабазу Хакнолл 28 марта 1943 года. Самолёт простоял там без двигателя до 11 сентября 1945 года, после чего был отправлен на слом[13].

Начиная с 1943 г. предлагалось много проектов послевоенного использования Crecy с его уникальными характеристиками в наземном, морском и воздушном транспорте, но ни один из них не был реализован.

Спецификация

Основные характеристики

• Тип: поршневой/турбокомпаундный двухтактный V-образный 12-цилиндровый двигатель жидкостного охлаждения
• Диаметр цилиндра: 129,5 мм
• Ход поршня: 165,1 мм
• Объём двигателя: 25,17 л
• Сухой вес: 862 кг

Особенности функционирования

• Клапаны: гильзовое газораспределение
• Компрессор: ПЦН с переменным углом атаки лопаток, максимальное давление наддува 165 кПа
• Турбонаддув: турбонагнетатель отсутствует, установлена силовая турбина с передачей мощности на вспомогательный вал
• Топливная система: с непосредственным впрыском топлива, два инжекторных насоса CAV (по одному на блок)
• Тип топлива: бензин с октановым числом 100
• Система смазки: циркуляционная («сухой картер»), с шестерёнчатым насосом
• Система охлаждения: жидкостная

Производительность

• Выходная мощность: 2729 л.с. (2035 кВт)
• Удельная мощность: 109,61 л.с./л (81,74 кВт/л)
• Степень сжатия: 7:1
• Удельная мощность по весу: 3,20 л.с./кг (2,39 кВт/кг)

Примечания

Литература

На других языках

[de] Rolls-Royce Crecy

[en] Rolls-Royce Crecy

[fr] Rolls-Royce Crecy

[it] Rolls-Royce Crecy