Бристоль «Геркулес» қозғалтқышы: құрылысы мен даму тарихы

Кіріспе

Bristol Hercules – сэр Рой Федден жобалаған және 1939 жылдан бастап Bristol Engine Company компаниясы өндірген 14 цилиндрлі, екі қатарлы радиалды авиациялық қозғалтқыш. Бұл олардың бір жеңді клапанды (Бурт МакКоллум немесе Аргилл типті) конструкцияларының ең көп саны болды және Екінші дүниежүзілік соғыстың орта кезеңінде көптеген ұшақтарды қуатпен қамтамасыз етті. Hercules ұшақтың бірнеше түріне, соның ішінде Bristol компаниясының Beaufighter ауыр истребителіне орнатылды, бірақ көбінесе бомбалаушы ұшақтарда қолданылды. Hercules азаматтық мақсатта да қолданылды, оның ішінде Handley Page Hastings C1 және C3, сондай-ақ Bristol Freighter ұшақтары үшін жасалған 735 және 737 қозғалтқыштары ең танымалдары болды. Бұл конструкцияны Францияда SNECMA компаниясы өндіруге лицензия алды.

Жобалау және әзірлеу

Бірінші дүниежүзілік соғыс аяқталғаннан кейін, Shell компаниясы, Asiatic Petroleum Гарри Рикардоға отын және қозғалтқыштардағы мәселелерді зерттеуді тапсырды. Оның "Ішкі жану қозғалтқышы" атты кітабы 1923 жылы жарық көрді. Рикардо құмшекер клапанның күні санаулы екенін және жең клапанының баламасын іздеу қажеттігін айтты. Жең клапанды конструкцияның себебі екі еселі болды: екі қатарлы радиалды қозғалтқыштағы ең жақсы ауа сору және газ шығару ағынын қамтамасыз ету, оның көлемдік тиімділігін арттыру және жоғары қысу коэффициенттерін қамтамасыз ету, соның салдарынан жылу тиімділігін жақсарту. Цилиндрлердің екі қатарлы радиалды орналасуы цилиндрде төрт клапанды пайдалануды қиын етті, сондықтан барлық жеңсіз клапанды екі және төрт қатарлы радиалды қозғалтқыштар тиімділігі төмен екі клапанды конфигурациямен шектелді. Жең клапанды қозғалтқыштардың жану камералары клапандармен, әсіресе ыстық шығару клапандарымен бұзылмағандықтан, салыстырмалы түрде тегіс болғандықтан, олар қозғалтқыштардың төмен октанды отынмен жұмыс істеуіне мүмкіндік берді. Керісінше, сол октанды отынды жоғары қысу коэффициентін немесе турбонаддув қысымын қолдану арқылы пайдалануға болады, осылайша жоғары экономикалық тиімділікке немесе қуаттылыққа қол жеткізуге болады. Кері жағы – цилиндрлер мен жеңдерді жеткілікті түрде майлауды сақтау қиын болды. Өндіріс те үлкен мәселе болды. Жең клапанды қозғалтқыштар, тіпті Федден таңдаған моноклапанды жасау да өте қиын болды. Федден 1927 жылы инвертті V12 қозғалтқышында жең клапандарымен тәжірибе жасады, бірақ оны одан әрі дамытпады. Тоғыз цилиндрлі қозғалтқыштарға қайта оралған Бристоль 1934 жылға қарай жұмыс істейтін жең клапанды қозғалтқышты жасады, алғашқы жең клапанды конструкцияларын Perseus және Aquila кластарында енгізді, оларды 1930 жылдар бойына жеткізуді жоспарлады. Осы кезеңдегі ұшақтардың дамуы соншалықты жылдам болды, екі қозғалтқыш та әскери нарықтағы төмен қуатты деңгейге жетті, сондықтан үлкен қозғалтқыштарды жасау үшін Бристоль екі қозғалтқыштың 14 цилиндрлі нұсқаларын жасады. Perseus Hercules-ке, ал Aquila Taurus-қа айналды. Бұл тегіс жұмыс істейтін қозғалтқыштар негізінен қолмен жасалған, бұл соғыс уақытындағы өндіріс қажеттіліктеріне сәйкес келмеді. Сол кездегі толеранттар сенімді қозғалтқыштарды жаппай өндіру үшін жеткілікті дәлдікке ие болған жоқ. Федден өз командаларын Бристольде де, оның жеткізушілерінде де аяусыз қысқа қысқа, мыңдаған қоспалар мен әдістер сыналып, жеңдерді мінсіз дөңгелек ету үшін центробегті құюды қолданатын процеске қол жеткізілді. Бұл соңғы жетістік Екінші дүниежүзілік соғыс басталғанға дейін болды. 1937 жылы Бристоль Northrop Model 8A 1-ді сатып алды, ол A 17 шабуылдық бомбалаушының экспорттық нұсқасы болды және оны алғашқы Hercules қозғалтқыштарын сынау үшін модификациялады. 1939 жылы Бристоль Hercules үшін модульдік қозғалтқыш орнатуын жасады, оны "қуат жұмыртқасы" деп атады, бұл толық қозғалтқыш пен капотка кез келген қолайлы ұшаққа орнатуға мүмкіндік берді. Барлығы 57 400-ден астам Hercules қозғалтқышы салынды.

Shortly after the end of World War I, the Shell company, Asiatic Petroleum, commissioned Harry Ricardo to investigate problems of fuel and engines. His book was published in 1923 as “The Internal Combustion Engine”. Ricardo postulated that the days of the poppet valve were numbered and that a sleeve valve alternative should be pursued. The rationale behind the single sleeve valve design was two fold: to provide optimum intake and exhaust gas flow in a two row radial engine, improving its volumetric efficiency and to allow higher compression ratios, thus improving its thermal efficiency. The arrangement of the cylinders in two row radials made it very difficult to utilise four valves per cylinder, consequently all non sleeve valve two and four row radials were limited to the less efficient two valve configuration. Also, as combustion chambers of sleeve valve engines are uncluttered by valves, especially hot exhaust valves, so being comparatively smooth they allow engines to work with lower octane number fuels using the same compression ratio. Conversely, the same octane number fuel may be utilised while employing a higher compression ratio, or supercharger pressure, thus attaining either higher economy or power output. The downside was the difficulty in maintaining sufficient cylinder and sleeve lubrication. Manufacturing was also a major problem. Sleeve valve engines, even the mono valve Fedden had elected to use, were extremely difficult to make. Fedden had experimented with sleeve valves in an inverted V 12 as early as 1927 but did not pursue that engine any further. Reverting to nine cylinder engines, Bristol had developed a sleeve valve engine that would actually work by 1934, introducing their first sleeve valve designs in the class Perseus and the class Aquila that they intended to supply throughout the 1930s. Aircraft development in the era was so rapid that both engines quickly ended up at the low power end of the military market and, in order to deliver larger engines, Bristol developed 14 cylinder versions of both. The Perseus evolved into the Hercules, and the Aquila into the Taurus. These smooth running engines were largely hand built, which was incompatible with the needs of wartime production. At that time, the tolerances were simply not sufficiently accurate to ensure the mass production of reliable engines. Fedden drove his teams mercilessly, at both Bristol and its suppliers, and thousands of combinations of alloys and methods were tried before a process was discovered which used centrifugal casting to make the sleeves perfectly round. This final success arrived just before the start of the Second World War. In 1937 Bristol acquired a Northrop Model 8A 1, the export version of the A 17 attack bomber, and modified it as a testbed for the first Hercules engines. In 1939 Bristol developed a modular engine installation for the Hercules, a so called "power egg", allowing the complete engine and cowling to be fitted to any suitable aircraft. A total of over 57,400 Hercules engines were built.

Нұсқалар

Hercules I (1936) – бір жылдамдықты суперкомпрессор, 87 октанды отынмен жұмыс істейді. Hercules II (1938) – бір жылдамдықты суперкомпрессор, 87 октанды отынмен жұмыс істейді. Hercules III (1939) – екі жылдамдықты суперкомпрессор, 87 немесе 100 октанды отынмен жұмыс істейді. Hercules IV (1939) – бір жылдамдықты суперкомпрессор, 87 октанды отынмен жұмыс істейді. Hercules V (1939) – Hercules IV-тен алынған, бірақ дамытылмаған азаматтық прототипі. Hercules VI (1941) – екі жылдамдықты суперкомпрессор, 87 немесе 100 октанды отынмен жұмыс істейді. Hercules VII өндірісі тоқтатылды. Hercules VIII – Hercules II-нің өте биік биіктіктегі нұсқасы, бір жылдамдықты суперкомпрессор, қосымша бір жылдамдықты "S" суперкомпрессормен жабдықталған. Hercules X (1941) – Hercules III-тен алынған. Hercules XI (1941) – Hercules III-тен алынған, 100 октанды отынмен жұмыс істейді. Hercules XII – Hercules IV-тен алынған. Hercules XIV (1942) – азаматтық нарыққа арналған және BOAC қолданған, 100 октанды отынмен жұмыс істейді. Hercules XVMT – Hercules II-нің өте биік биіктіктегі дамуы, бір жылдамдықты суперкомпрессор, қосымша биік биіктіктегі турбо-суперкомпрессормен жабдықталған. Hercules XVI (1942) – екі жылдамдықты суперкомпрессор, 87 немесе 100 октанды отынмен жұмыс істейді. Hercules XVII (1943) – екі жылдамдықты суперкомпрессор, 'M' берілісіне бекітілген. Hercules XVIII – Hercules VI-ның төменгі деңгейлі дамуы, суперкомпрессорлық импеллерлер қысқартылған. Hercules XIX (1943) – Hercules XVII-нің дамуы, екі жылдамдықты суперкомпрессор, 'M' берілісіне бекітілген қысқартылған импеллерлермен жабдықталған. Hercules XX – Hercules XIX-қа ұқсас. Hercules 36 – Hercules VI және Hercules XVI-дан алынған, 100 октанды отынмен жұмыс істейтін қозғалтқыш. Hercules 38 – Hercules 36-ның одан әрі дамуы. Hercules 100 (1944) – жаңа Hercules қозғалтқыштарының алғашқысы, негізінен соғыстан кейінгі азаматтық нарыққа арналған. Бүкіл серия екіге бөлінді: кейбір нұсқалары стандартты эпициклдік редукциялы берілістермен, ал параллель нұсқалары жаңа торекметрлік типтегі редукциялы берілістермен жабдықталған. Hercules 101 – Hercules 100-ден дамытылған. Hercules 103 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 110 – Hercules 101-нің одан әрі дамуы. Hercules 105 – Hercules 101-нің модификацияланған суперкомпрессорлы берілістерімен дамытылған. Hercules 106 – Hercules 101-ден дамытылған. Hercules 107 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 120 – Hercules 101-нің биік биіктіктегі дамуы. Hercules 121 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 200 – Hercules 120-ның одан әрі модификацияланған нұсқасы. Hercules 130 – Hercules 100-нің дамуы. Hercules 134 – артқы коллекторға арналған модификацияланған монтаждау сақинасы және түтін құбырларымен жабдықталған. Hercules 216 – Hercules 106, Hercules 230 қуат бөлімі және бір жылдамдықты суперкомпрессормен дамытылған. Қолданылуы: Hercules 230 – Hercules 130-ның дамуы, қуат бөлімі қайта жобаланған және артқы коллекторға арналған модификацияланған монтаждау сақинасы және түтін құбырларымен жабдықталған. Hercules 270 – одан әрі даму. Hercules 231 және Hercules 271 – торекметрлік нұсқалары. Hercules 232 – Hercules 230-ның жақсартылған өнімділігі үшін модификацияланған дамуы. Hercules 233 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 234 – Hercules 232-нің модификацияланған дамуы. Hercules 235 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 238 – Hercules 734-тің әскери нұсқасы, ол өзі Hercules 234 негізінде дамытылған. Hercules 260 – кері бұрылатын винттерге сәйкес келетін Hercules 230-ның модификацияланған дамуы. Hercules 261 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 264 – Hercules 260-ның дамуы. Hercules 265 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 268 – Hercules 260-ның одан әрі дамуы. Hercules 269 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 630 – Hercules 100-нің азаматтық дамуы. Hercules 631 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 632 – Hercules 630-дан дамытылған азаматтық сериялы қозғалтқыш. Hercules 633 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 638 және Hercules 672, олардың торекметрлік нұсқалары Hercules 639 және Hercules 673 – Hercules 632-нің дамуы. Hercules 634 – Hercules 630-дан дамытылған, артқы коллекторға арналған модификацияланған монтаждау сақинасы және түтін құбырлары бар азаматтық сериялы қозғалтқыш. Hercules 635 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 636 – Hercules 630-дан дамытылған, артқы коллекторға арналған модификацияланған монтаждау сақинасы және түтін құбырлары бар азаматтық сериялы қозғалтқыш. Hercules 637 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 637 2 және Hercules 637 3 – торекметрлік дамуы. Hercules 730 – Hercules 230 және 630-дан дамытылған, қуат бөлімі жақсартылған азаматтық сериялы қозғалтқыш, Hercules 731 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 732 – Hercules 730-дан дамытылған, артқы коллекторға арналған модификацияланған монтаждау сақинасы және түтін құбырлары бар азаматтық сериялы қозғалтқыш. Hercules 733 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 734 – Hercules 730-дан дамытылған азаматтық сериялы қозғалтқыш. Hercules 735 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 238 – азаматтық Hercules 734-тің әскери нұсқасы. Hercules 736 – Hercules 730-дан дамытылған азаматтық сериялы қозғалтқыш. Hercules 737 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 738 – Hercules 730-дан дамытылған азаматтық сериялы қозғалтқыш. Hercules 739 – Hercules 738-дің торекметрлік нұсқасы. Hercules 750 – Hercules 730-дан дамытылған, тежегіш винттерге сәйкес келетін азаматтық сериялы қозғалтқыш. Hercules 751 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 758 – Hercules 750-нің азаматтық сериялық дамуы, Hercules 759 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 790 және оның торекметрлік нұсқасы Hercules 790 – Hercules 758-ден одан әрі дамытылған. Hercules 760 – Hercules 730-дан дамытылған азаматтық сериялы қозғалтқыш. Hercules 762 – Hercules 730-ның модификацияланған суперкомпрессормен жабдықталған биік биіктіктегі азаматтық сериялық дамуы. Hercules 763 – торекметрлік нұсқасы. Hercules 772 – Hercules 762-нің азаматтық сериялық дамуы. Hercules 773 – торекметрлік нұсқасы.

Hercules I (1936) – , single speed supercharger, run on 87 octane fuel. Hercules II (1938) – , single speed supercharger, run on 87 octane fuel. Hercules III (1939) – , two speed supercharger, run on either 87 or 100 octane fuel. Hercules IV (1939) – , single speed supercharger, run on 87 octane fuel. Hercules V (1939) – , civil prototype derived from the Hercules IV but not developed. Hercules VI (1941) – , two speed supercharger, run on either 87 or 100 octane fuel. Hercules VII production cancelled. Hercules VIII – , very high altitude version of the Hercules II, single speed supercharger with an auxiliary high altitude single speed 'S' supercharger. Hercules X (1941) – , derived from the Hercules III. Hercules XI (1941) – , derived from the Hercules III, run on 100 octane fuel. Hercules XII – derived from the Hercules IV. Hercules XIV (1942) – , developed for the civil market and used by BOAC, run on 100 octane fuel. Hercules XVMT – , very high altitude development of the Hercules II, single speed supercharger with an auxiliary high altitude turbo supercharger. Hercules XVI (1942) – , two speed supercharger, run on either 87 or 100 octane fuel. Hercules XVII (1943) – , two speed supercharger locked in 'M' gear. Hercules XVIII – low level development of the Hercules VI with cropped supercharger impellers. Hercules XIX (1943) – , a development of the Hercules XVII, the two speed supercharger had cropped impellers locked in 'M' gear. Hercules XX – similar to the Hercules XIX. Hercules 36 – a development engine derived from the Hercules VI and Hercules XVI, run on 100 octane fuel. The Hercules 38 was a further development of the Hercules 36. Hercules 100 (1944) – , the first in a new sub series of Hercules engines designed primarily for the impending post war civil market. The entire series was split, some versions had standard epicyclic reduction gearing and parallel versions had a new torquemeter type reduction gearing. Hercules 101 – , developed from the Hercules 100. The Hercules 103 was the torquemeter version. The Hercules 110 was a further development of the Hercules 101. Hercules 105 – , developed from the Hercules 101 with modified supercharger gears. Hercules 106 – , developed from the Hercules 101. The Hercules 107 was the torquemeter version. Hercules 120 – , high altitude development of the Hercules 101. The Hercules 121 was the torquemeter version. The Hercules 200 was further modified version of the Hercules 120. Hercules 130 – , development of the Hercules 100. The Hercules 134 was a development with modified mounting ring and exhaust pipes for a rear manifold. Hercules 216 – , development of the Hercules 106 with the Hercules 230 power section and single speed supercharger. Applications:

Hercules 230 – , development of the Hercules 130 with the re designed power section and modified mounting ring and exhaust pipes for a rear manifold. The Hercules 270 was a development. The Hercules 231 and Hercules 271 were the torquemeter versions. Hercules 232 – modified development of the Hercules 230 for improved performance. The Hercules 233 was the torquemeter version. Hercules 234 – modified development of the Hercules 232. The Hercules 235 was the torquemeter version. The Hercules 238 was a military version of the Hercules 734 which itself was based on the Hercules 234. Hercules 260 – modified development of the Hercules 230 to suit reversible propellers. The Hercules 261 was the torquemeter version. Hercules 264 – , a development of the Hercules 260. The Hercules 265 was the torquemeter version. Hercules 268 – a further development of the Hercules 260. The Hercules 269 was the torquemeter version. Hercules 630 – , a civil development of the Hercules 100. The Hercules 631 was the torquemeter version. Hercules 632 – , a civil series engine developed from the Hercules 630. The Hercules 633 was the torquemeter version. The Hercules 638 and Hercules 672, along with their torquemeter versions the Hercules 639 and Hercules 673 were developments of the Hercules 632. Hercules 634 – , a civil series engine developed from the Hercules 630 with modified mounting ring and exhaust pipes for a rear manifold. The Hercules 635 was the torquemeter version. Hercules 636 – a civil series engine developed from the Hercules 630 with modified mounting ring and exhaust pipes for a rear manifold. The Hercules 637 was the torquemeter version. The Hercules 637 2 and Hercules 637 3 were further torquemeter developments. Hercules 730 – , a civil series engine developed from the Hercules 230 and 630 with improved power section, the Hercules 731 was the torquemeter version. Hercules 732 – a civil series engine developed from the Hercules 730 with modified mounting ring and exhaust pipes for a rear manifold. The Hercules 733 was the torquemeter version. Hercules 734 – , a civil series engine developed from the Hercules 730. The Hercules 735 was the torquemeter version. The Hercules 238 was a military version of the civil Hercules 734. Hercules 736 – , a civil series engine developed from the Hercules 730. The Hercules 737 was the torquemeter version. Hercules 738 – a civil series engine developed from the Hercules 730. Hercules 739 – the torquemeter version of the Hercules 738. Hercules 750 – a civil series engine developed from the Hercules 730 to suit braking propellers. The Hercules 751 was the torquemeter version. Hercules 758 – , a civil series development of the Hercules 750, the Hercules 759 was the torquemeter version. The Hercules 790 and its torquemeter version the Hercules 790 were further developed from the Hercules 758. Hercules 760 – a civil series engine developed from the Hercules 730. Hercules 762 – , a civil series high altitude development of the Hercules 730 with modified supercharger. The Hercules 763 was the torquemeter version. Hercules 772 – , a civil series development of the Hercules 762. The Hercules 773 was the torquemeter version.

Көрмеде орналасқан қозғалтқыштар

RAF Снайт мұражайы https://www.facebook.com/RAFSnaith/
Бристоль Геркулес қозғалтқышы Норфолк графтығындағы Хоршам-Сент-Фейт қаласындағы Norwich Aviation Museum-де қоғамға көрсетілуде.