Rolls Royce Crecy: 1940 жылғы британдық поршеньді қозғалтқыш. Эксперименттік, екі тактілі, V12, сумен салқындатылатын, жоғары жылдамдықты ұшқыш қозғалтқыш. Жоба тоқтатылды.
Rolls Royce Crecy – британдық эксперименталды екі тактылі, 90 градусты, V12, сұйық салқындатылатын, 1593,4 куб. дюйм (26,11 л) көлемді, гильза клапандары және тікелей бензин инъекциясы бар авиациялық қозғалтқыш. Бастапқыда жоғары жылдамдықты "шабуыл" ұшағы-қырғын ретінде жоспарланған, кейіннен Crecy экономикалық тұрғыдан тиімді, жоғары биіктікте ұзақ қашықтыққа арналған қуат станциясы ретінде қарастырылды. 1941-1946 жылдар аралығында жасалған бұл қозғалтқыш ең жетілген екі тактылі авиациялық қозғалтқыштардың бірі болды. Қозғалтқыш ешқашан сынаққа ұшырылмады және 1945 жылдың желтоқсанында реактивтік қозғалтқыштарды дамытудағы прогресс оны тоқтатып, жобасы жабылған. Қозғалтқыш Rolls Royce екі тактылі авиациялық қозғалтқыштарына ат қою үшін шайқастарды таңдағаннан кейін Креси шайқасының құрметіне аталды. Rolls Royce осы типтегі басқа қозғалтқыштарды дамытқан жоқ.
The Rolls Royce Crecy was a British experimental two stroke, 90 degree, V12, liquid cooled aero engine of 1,593.4 cu. in (26.11 L) capacity, featuring sleeve valves and direct petrol injection. Initially intended for a high speed "sprint" interceptor fighter, the Crecy was later seen as an economical high altitude long range powerplant. Developed between 1941 and 1946, it was among the most advanced two stroke aero engines ever built. The engine never reached flight trials and the project was cancelled in December 1945, overtaken by the progress of jet engine development. The engine was named after the Battle of Crécy, after Rolls Royce chose battles as the theme for naming their two stroke aero engines. Rolls Royce did not develop any other engines of this type.
Шығу тегі
Сэр Генри Тизард, Ұшақ зерттеу комитетінің (ARC) төрағасы, жоғары қуатты "спринт" қозғалтқышын жауыгерлік ұшақтар үшін жақтады және неміс әуе күшінің қатері күшейген 1935 жылдың өзінде мұндай қозғалтқыш қажеттігін болжады. Тизард жеке досы Гарри Рикардоға ықпал етіп, кейіннен Креси аталған қозғалтқышты жасауға ұсыныс жасады делінеді. Бұл идея алғаш рет 1935 жылдың желтоқсан айында қозғалтқыш тармағының отырысында ресми түрде талқыланды. "Егер Әуе министрлігі отандық қорғанысқа арналған спринт қозғалтқышын жасауды қаласа, отын шығынын қаншалықты ескермеу керектігі мәселесі туындайды. Рикардо мырза жақындағы әңгімеде, белгілі бір жағдайларда жоғары жанармай тұтынуына рұқсат етуге бола ма деп сұрады, егер солай болса, екі тактілі бензинді қозғалтқыштың мүмкіндіктерін зерттеу қызығушылық тудырар еді." |Генри Тизард| Rolls Royce Crecy.
Sir Henry Tizard, Chairman of the Aeronautical Research Committee (ARC), was a proponent of a high powered "sprint" engine for fighter aircraft and had foreseen the need for such a powerplant as early as 1935 with the threat of German air power looming. It has been suggested that Tizard influenced his personal friend Harry Ricardo to develop what eventually became the Crecy. The idea was officially discussed for the first time at an engine sub committee meeting in December 1935. "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
1927 және 1930 жылдар аралығында Әуе министрлігімен жасалған келісімшарт бойынша екі Rolls Royce Kestrel қозғалтқышын пайдалану тәжірибесі екі тактілі клапанды конструкцияны зерттеудің маңызды екенін көрсетті. Бұл екі қозғалтқыш бастапқыда дизельді клапанды жүйеге ауыстырылды, нәтижесінде бастапқы қуаты төмендеді және механикалық бұзылулар көбейді. Алайда, біреуі капитан Джордж Эйстонның "Желдің жылдамдығы" деп аталған жер жылдамдығы рекордтық көлігінде сәтті пайдаланылды. Екінші қозғалтқыш бензин инжекциясына ауыстырылды, бұл стандартты Kestrel-ге қарағанда қуаттылығын айтарлықтай арттырды. Бір цилиндрлі модельді әзірлеу 1937 жылы жоба инженері Гарри Вудтың басшылығымен Рикардо жасаған сынақ құрылғысын пайдалану арқылы басталды. Креси бастапқыда қысыммен тұтанатын қозғалтқыш ретінде жоспарланған, ал Rolls Royce бұрын Kestrel қозғалтқышын дизельдік режимде жұмыс істеуге бейімдеген. Кресиді Рикардо компаниясымен бірлесіп дамытуды бастаған кезде, Әуе министрлігі жанармай инжекциясын сақтап, дәстүрлі ұшқынмен тұтану жүйесіне қайта оралу туралы шешім қабылдады.
Previous experience gained between 1927 and 1930 using two converted Rolls Royce Kestrel engines through an Air Ministry contract had proven the worth of further research into a two stroke sleeve valved design. Both these engines had initially been converted to diesel sleeve valved operation with a lower power output than the original design being noted along with increased mechanical failures, although one converted Kestrel was subsequently used successfully by Captain George Eyston in a land speed record car named Speed of the Wind. The second engine was further converted to petrol injection which then gave a marked power increase over the standard Kestrel. Single cylinder development began in 1937 under project engineer Harry Wood using a test unit designed by Ricardo. The Crecy was originally conceived as a compression ignition engine and Rolls Royce had previously converted a Kestrel engine to run on Diesel. By the time they started development of the Crecy itself, in conjunction with the Ricardo company, the decision had been taken by the Air Ministry to revert to a more conventional spark ignition layout, although still retaining fuel injection.
Техникалық сипаттама
Крейси – жасалған ең озық екі тактілі авиациялық қозғалтқыштардың бірі деп сипатталған. Бірінші толық V12 қозғалтқышы 1941 жылы Гарри Вуд басқарған команда, бас дизайнер Эдди Гасс жасаған. Цилиндр диаметрі – 5,1 дюйм (129,5 мм), поршеньнің қимылы – 6,5 дюйм (165,1 мм), сығылу қатынасы – 7:1 және салмағы – 1900 фунт (862 кг). Шығу бұрышы 30 градус BTDC болды, ал 15 фунт/квадрат дюйм (100 кПа) суперчарджер күшейтілуі қалыпты жағдай болды. Тәжірибелік сынақтарда ол қуатты көрсетті, бірақ діріл және поршеньдер мен гильзалардың салқындатылуымен мәселелер туды. Өте шулы екі тактілі шығарылатын газдан туындаған итеру күші, қозғалтқыштың номиналды қуатына қосымша, винтте 30% қуатты арттырумен тең деп есептелді. Қозғалтқыштың қуаты өзінің қызықтылығымен ерекшеленді, бірақ жоғары жылдамдықтарда қосымша шығарылатын газдың итеру күші Rolls Royce Merlin және күтілетін реактивтік қозғалтқыштар сияқты қозғалтқыштар арасындағы уақытша шешім ретінде пайдалы болуы мүмкін еді. Сериялық нөмірлер жұп болды, себебі Rolls Royce компаниясының қағидасы бойынша, алдыңғы жағынан қарағанда сағат тілімен айналатын қозғалтқыштардың нөмірі жұп болуы керек еді.
The Crecy has been described as one of the most advanced two stroke aero engines ever built. The first complete V12 engine was built in 1941, designed by a team led by Harry Wood with Eddie Gass as the Chief Designer. Bore was 5.1 in (129.5 mm), stroke 6.5 in (165.1 mm), compression ratio 7:1 and weight 1,900 lb (862 kg). The firing angle was 30 degrees BTDC, and 15 lbf/in² (100 kPa) supercharger boost was typical. In bench testing it produced , but there were problems with vibration and the cooling of the pistons and sleeves. The thrust produced by the exceptionally loud two stroke exhaust was estimated as being equivalent to a 30% increase in power at the propeller on top of the rated output of the engine. The power of the engine was interesting in its own right, but the additional exhaust thrust at high speed could have made it a useful stop gap between engines such as the Rolls Royce Merlin and anticipated jet engines. Serial numbers were even, because Rolls Royce practice was to have even numbers for engines rotating clockwise when viewed from the front.
Кескі клапандар
Ауыспалы ұңғымалы клапандар қоқыс басқышында тығыздалмай, ашық қалды. Ашық ұштары ұңғымалардың төменгі нүктесінде цилиндр қабырғасындағы шығару тесіктерін ашып, тесіктер тек келіп түсетін зарядты басқару үшін ұңғымаға ойылып салынған. Ұңғымалар 1,950 дюйм (49,5 мм) жүріс бойында поршеньнің жүрісінің 30% -ын қамтиды және коленвалдан 15 градусқа бұрын жұмыс істеді.
The reciprocating sleeve valves were open ended, rather than sealing in a junk head. The open end uncovered the exhaust ports high in the cylinder wall at the bottom of the sleeves' stroke, leaving the ports cut into the sleeve to handle the incoming charge only. The sleeves had a stroke of 30% of the piston travel at 1.950 in (49.5 mm) and operated 15 degrees in advance of the crankshaft.
Қосымша жүктеме және құю турбинасы
Үдемелі зарядтау цилиндрге зарядты күштеу үшін қолданылды, көптеген екі тактілі қозғалтқыштардағыдай, картерлік қысымнан емес. Бұл, көптеген екі тактілі қозғалтқыштарда кездесетін толық шығынмен жұмыс істейтін майлау жүйесінің орнына, дәстүрлі майлау жүйесін пайдалануға мүмкіндік берді. Қабатталған заряд қолданылды: отын жану камерасының шам тәрізді кеңейтілген бөлігіне жіберілді, онда екі ұшқыш тұтандырғыш бай қоспаны тұтандырды. Қуатты бақылау үшін 15:1-ден 23:1-ге дейінгі ауа-отын қатынастары қол жетімді болды, қуаттың максималды және 60% аралығында. Ұшқыштарға жақын сақталған бай қоспа детонацияны азайтып, жоғары сығылу қатынасын немесе үдеткіштің күшеюін қамтамасыз етті. Бос жүріс режимін іске асыру үшін үдеткіштің дроссельдеуі де қолданылды. Үдеткіштің дроссельдері жаңа вихрьті типті болды, қанаттардың шабуыл бұрышын 60 градустан 30 градусқа дейін өзгертеді. Бұл дроссельделгенде үдеткішті жетектеуге қажетті қуатты азайтып, жүру кезінде отын тұтынуын азайтады. Кейінірек жүргізілген сынақтарда Уиттл W.1 турбореактивті қозғалтқышында қолданылған, алғашқы британдық реактивті қозғалтқышында пайдаланылған, турбинаның жартылай өлшемді нұсқасы қолданылды. Дәстүрлі турбокомпрессордан айырмашылығы, турбина қозғалтқыштың қосымша жетек білігімен байланыстырылды және қуатты қалпына келтіру құрылғысы ретінде жұмыс істеді. Турбинаны пайдалану отын тұтынуын төмендетіп, қозғалтқыштың ірі көліктік ұшақтарда қолдануына мүмкіндік береді деп есептелді. Бұл сынақтар кезінде расталды, бірақ қатты қызуға және жетек білігінің сынуына байланысты сәтсіздіктер тіркелді.
Supercharging was used to force the charge into the cylinder, rather than crankcase compression, as on most two stroke engines. This allowed the use of a conventional lubrication system, instead of the total loss type found in many two stroke engines. Stratified charge was used: the fuel was injected into a bulb like extension of the combustion chamber where the twin spark plugs ignited the rich mixture. Operable air fuel ratios of from 15 to 23:1 were available to govern the power produced between maximum and 60%. The rich mixture maintained near the spark plugs reduced detonation, allowing higher compression ratios or supercharger boost. Supercharger throttling was used as well to achieve idling. The supercharger throttles were novel vortex types, varying the effective angle of attack of the impeller blades from 60 to 30 degrees. This reduced the power required to drive the supercharger when throttled, and hence fuel consumption at cruising power. Later testing involved the use of an exhaust turbine which was a half scale version of that used in the Whittle W.1 turbojet, the first British jet engine to fly. Unlike a conventional turbocharger the turbine was coupled to the engine's accessory driveshaft and acted as a power recovery device. It was thought that using the turbine would lower fuel consumption allowing the engine to be used in larger transport aircraft. This was confirmed during testing, but failures due to severe overheating and drive shaft fractures were experienced.
Күшін жою
Ұшқыш қозғалтқыштардың дамуы "Крейси" қозғалтқышын артта қалдырып, оның қажеттілігін жойды. Нәтижесінде, 1945 жылдың желтоқсан айында жоба бойынша жұмыстар тоқтатылды, сол кезде тек алты толық үлгі жасалған еді, бірақ жоба барысында тағы сегіз V-тәрізді қозғалтқыш салынды. "Crecy" s/n 10 1944 жылдың 21 желтоқсанында нәтиже көрсетті, ал шығарылатын турбинаны ескергенде түзетуден кейін ол Рикардо E65 қозғалтқышында жүргізілген бір цилиндрлі сынақтардағы толық қозғалтқышқа тең нәтижеге жеткен болар еді. 1945 жылдың маусым айына дейін V12 қозғалтқыштарында 1060 сағат жұмыс істеді, ал V-тәрізді қозғалтқыштарда тағы 8600 сағат сынақтан өтті. Алты "Крейси" қозғалтқышының тағдыры әлі белгісіз. "Crecy" бірегей тәжірибе болды және Rolls Royce басқа екі тактілі авиациялық қозғалтқыштар жасаған жоқ, сол кездегі озық поршеньді қозғалтқыштар тұжырымы практикалық реактивті қозғалтқыштың пайда болуымен ескірді.
The progress of jet engine development overtook that of the Crecy and replaced the need for this engine. As a result, work on the project ceased in December 1945 at which point only six complete examples had been built, however an additional eight V twins were built during the project. Crecy s/n 10 achieved on 21 December 1944 which after adjustment for the inclusion of an exhaust turbine would have equated to Subsequent single cylinder tests carried out on the Ricardo E65 engine achieved the equivalent of for the complete engine. By June 1945 a total of 1,060 hours had been run on the V12 engines with a further 8,600 hours of testing on the V twins. The fate of the six Crecy engines remains unknown. The Crecy proved a unique exercise and Rolls Royce did not develop any other two stroke aero engines, the whole concept of advanced piston engines at that time being overtaken by the advent of the practical jet engine.
Қолданбалар (жоспарланған)
1941 жылдың жазында Supermarine Spitfire Mk II P7674 Хакналлға жеткізілді және қаптама сызбаларын және жүйелердің егжей-тегжейін жобалауға мүмкіндік беретін Креси макетімен жабдықталды. Бірінші өндірістік Spitfire Mk III-ті 1942 жылдың басында Хакналлға ұшуға жарамды Кресиді орнату үшін жеткізу жоспарланған, бірақ бұл жоспар іске аспады. Royal Aircraft Establishment (No. E.3932) 1942 жылдың наурыз айындағы есебінде Креси қозғалтқышымен жабдықталған Spitfire-дың мүмкіндіктерін бағалап, оны Griffon 61 қозғалтқышымен жабдықталған нұсқамен салыстырды. Есепте Кресидің максималды қуаты Spitfire ұшағының конструкциясы үшін тым жоғары екені, бірақ қуаты төмендетілген нұсқасы Griffon қозғалтқышымен жабдықталған ұшаққа қарағанда айтарлықтай артық мүмкіндіктерге ие болары айтылды. де Хавиланд Mosquito ұшағы бойынша жүргізілген зерттеулер де Кресиді орнату кезінде күрделі мәселелер туындататынын көрсетті. 1942 жылы Rolls Royce Hucknall Солтүстік Американың P-51 Mustang ұшағын қозғалтқышты орнату үшін сынақтар жүргізуге алды. Бұл Креси нұсқасын зерттеуге түрткі болды және Mustang Spitfire-ге қарағанда ыңғайлырақ болып шықты. Дегенмен, бұл зерттеулер одан әрі дамытылмады. Ұшуға жарамды қозғалтқыш мүмкіндігі жақындағанда, 1943 жылдың 28 наурызында Hawker Henley L3385 Хакналлға Кресиді орнату үшін жеткізілді. Бірақ қозғалтқыш қолжетімді болмады және ұшақ 1945 жылдың 11 қыркүйегінде жаратылғанға дейін Хакналлде қалды. 1943 жылдан бастап Кресидің құрлықта, теңізде және әуеде қолданудағы ерекше қасиеттерін пайдалана отырып, соғыстан кейінгі бірнеше көлік жобалары қарастырылды. Бірақ ешқайсысы да жобалау кезеңінен әрі кетпеді.
In the summer of 1941, Supermarine Spitfire Mk II P7674 was delivered to Hucknall and fitted with a Crecy mock up to enable cowling drawings and system details to be designed. It was planned for the first production Spitfire Mk III to be delivered to Hucknall in early 1942 for fitting of an airworthy Crecy, but this never took place. A Royal Aircraft Establishment report (No. E.3932) of March 1942 estimated the performance of the Spitfire fitted with a Crecy engine and compared this to a Griffon 61 powered variant. The report stated that the Crecy's maximum power output would be too much for the Spitfire airframe but that a derated version would have considerable performance gains over the Griffon powered fighter. Studies on the de Havilland Mosquito also showed it to raise complex problems with Crecy installation. In 1942 Rolls Royce Hucknall received a North American P 51 Mustang for engine installation trials. This prompted a series of studies for a Crecy version and the Mustang turned out a more suitable mount than the Spitfire. However these studies were not taken further. As the possibility of a flight worthy engine approached, on 28 March 1943 Hawker Henley L3385 was delivered to Hucknall for fitting with a Crecy. However the engine never became available and the aircraft remained at Hucknall until it was scrapped on 11 September 1945. From 1943 a number of postwar transport projects were considered, taking advantage of the Crecy's unique characteristics for land, sea and air applications. None got further than the drawing board.