Авиационный двигатель Allison V-1710: История и применение

Введение

Авиационный двигатель, произведенный компанией Allison Engine Company.

Двигатель Allison V-1710, разработанный и изготовленный компанией Allison Engine Company, был единственным американским двигателем V12 с жидкостным охлаждением, поступившим на вооружение во время Второй мировой войны. Версии с турбонаддувом демонстрировали отличные характеристики на больших высотах в двухдвигательном истребителе Lockheed P-38 Lightning, а турбокомпрессоры устанавливались на экспериментальные однодвигательные истребители с аналогичными результатами. Ранняя заинтересованность Военно-воздушных сил армии США (USAAC) в турбонаддуве в ходе программы разработки V-1710 привела к тому, что меньше усилий было направлено на разработку подходящих механически приводимых центробежных нагнетателей для конструкции Allison V12, в отличие от других конструкций V12 дружественных стран, таких как британский Rolls-Royce Merlin. Когда требовались более компактные или дешевые версии V-1710, они обычно показывали плохую производительность на больших высотах. Тем не менее, V-1710 демонстрировал отличные характеристики с турбонаддувом, особенно в P-38 Lightning, на который пришлась значительная часть всего производственного выпуска.

Проектирование и разработка

В 1929 году подразделение Allison компании General Motors начало разработку двигателя с охлаждением этиленгликолем, чтобы удовлетворить потребность ВВС США (USAAC) в современном, надежном двигателе для нового поколения обтекаемых бомбардировщиков и истребителей. Для упрощения производства новая конструкция могла оснащаться различными системами редукторов винта и нагнетателями, что позволяло одной производственной линии выпускать двигатели для разных истребителей и бомбардировщиков. ВМС США (USN) планировали использовать V-1710 на своих жестких дирижаблях "Акрон" и "Мэкон", но оба были оснащены немецкими двигателями Maybach VL II, поскольку V-1710 все еще проходил испытания, когда "Мэкон" был потерян в феврале 1935 года (а "Акрон" – в апреле 1933 года). В декабре 1932 года USAAC приобрела свой первый V-1710. Великая депрессия замедлила разработку, и следующий полет двигателя состоялся только 14 декабря 1936 года на испытательном стенде Consolidated XA-11A. V-1710 C6 успешно прошел 150-часовой типовой тест USAAC 23 апреля 1937 года, став первым двигателем любого типа, достигшим этого результата. Затем двигатель был предложен авиастроительным компаниям, где он использовался в прототипе Curtiss XP-37. Все участники нового конкурса на истребитель были разработаны на его основе, оснащая Lockheed P-38, Bell P-39 и Curtiss P-40. Когда представители Великобритании по закупке военной техники попросили North American Aviation построить P-40 по лицензии, NAA вместо этого предложила собственную улучшенную конструкцию самолета, используя V-1710 в своем NA-73.

Техническое описание

В 1710 – 12-цилиндровый двигатель V-образной конфигурации с углом развала цилиндров 60°, с диаметром цилиндра и ходом поршня, обеспечивающими рабочий объем , и степенью сжатия 6,65:1. Головка блока цилиндров оснащена одним верхним распредвалом на каждый ряд цилиндров и четырьмя клапанами на цилиндр.

Универсальность и обратимость вращения

Конструкция двигателя выигрывала от философии General Motors, ориентированной на технологичность производства и универсальность установки, воплощая модульный подход к авиационным силовым установкам. Двигатель был спроектирован вокруг базового силового модуля, к которому различные требования к установке могли быть адаптированы путем установки соответствующего блока навесного оборудования сзади и подходящего выходного привода спереди. При необходимости можно было использовать турбонаддув. На самолетах P-39, P-63 и Douglas XB-42 Mixmaster использовались двигатели V-1710E, в которых встроенная редукторная передача была заменена удлинительным валом, приводящим удаленную редукторную передачу и воздушный винт. Самолеты, такие как P-38, P-40, P-51A и North American P-82E, использовали близко соединенные редукторы воздушного винта, что являлось особенностью серии V-1710F. На задней части двигателя располагался нагнетатель с одной или двумя ступенями, который мог быть оснащен второй ступенью с интеркулером или без него, а также магнито зажигания и стандартный набор масляных и топливных насосов – все в соответствии с требованиями конкретного применения. Передняя часть двигателя могла иметь один из нескольких различных выходных приводов. Приводом мог быть редуктор воздушного винта с "длинным носом" или близко соединенный, расширительный привод к удаленной коробке передач или коробка передач, способная приводить в движение два винта, установленных на крыльях, от двигателя, установленного на фюзеляже. Еще одной ключевой особенностью конструкции V-1710 была возможность вращать выходной вал по часовой или против часовой стрелки путем сборки двигателя с перевернутым коленчатым валом, установки промежуточного вала в приводной цепи нагнетателя, распределительных валов и навесного оборудования, установки стартера, вращающегося в нужном направлении, и перекоммутации проводов зажигания с правой стороны для соответствия измененному порядку зажигания. Изменения в схемах масляного и охлаждающего насосов не требовались. Возможность изменить направление вращения с минимальным количеством дополнительных деталей позволила использовать как "тянущий", так и "толкающий" воздушные винты. Такой подход упрощал замену нагнетателей и передаточного числа привода нагнетателя, что обеспечивало различные значения критической высоты (максимальной высоты, на которой двигатель мог развивать полную мощность) в диапазоне от…

The engine design benefited from the General Motors philosophy of built in production and installation versatility, embracing a philosophy of modular design for aviation powerplants. The engine was constructed around a basic power section, from which different installation requirements could be met by fitting the appropriate accessories section at the rear, and an appropriate power output drive at the front. A turbo supercharger could be used, if desired. The P 39, P 63, and Douglas XB 42 Mixmaster used V 1710 Es, exchanging the integral reduction gear for an extension shaft driving a remotely located reduction gear and propeller. Aircraft such as the P 38, P 40, P 51A, and North American P 82E used close coupled propeller reduction gears, a feature of the V 1710 F series. The accessory end had a one or two speed engine driven supercharger that might have a second stage with or without an intercooler, the ignition magnetos and the customary assortment of oil and fuel pumps, all dictated by the application requirements. The front of the engine could have one of a number of different output drives. The drive might be a "long nose" or close coupled propeller reduction gear, an extension drive to a remote gearbox, or a gearbox that could drive two wing mounted propellers from a fuselage mounted engine. Another key feature of the V 1710 design was its ability to turn the output shaft clockwise or counter clockwise by assembling the engine with the crankshaft turned end for end, by installing an idler gear in the drive train to the supercharger, camshafts, and accessories, installing a starter turning the proper direction, and re arranging the ignition wiring on the right side to accommodate a changed firing order. No change to the oil pump nor coolant pump circuits was needed. The ability to reverse the direction of rotation with a minimum of extra parts to achieve the task allowed the use of either a "tractor" or "pusher" propeller. This approach allowed easy changes of the supercharger(s) and supercharger drive gear ratio. That gave different critical altitude (the maximum altitude at which the engine could produce full power) ratings ranging from .

Нагнетатель

V 1710 часто критиковали за отсутствие "высотного" нагнетателя. Сравнение обычно проводилось с более поздними, двухступенчатыми версиями двигателей Rolls Royce Merlin 60 серии, также производившихся компанией Packard под обозначением V 1650 и использовавшихся в P 51B Mustang и последующих модификациях. В USAAC было установлено, что V 1710 должен быть одноступенчатым двигателем с нагнетателем, и если требовалась большая высотность, самолет мог использовать свой недавно разработанный турбонагнетатель, как это было реализовано в XP 37 (YP 37), P 38 и XP 39. Преимущества двухступенчатого нагнетателя со временем стали настолько очевидными, что компания Allison предприняла некоторые усилия в этом направлении. Allison устанавливала вспомогательный нагнетатель в различных конфигурациях к существующему двигателю с установленным нагнетателем и карбюратором. Ранние версии этих двухступенчатых двигателей с нагнетателем использовались на P 63. В эти двухступенчатые двигатели V 1710 не были включены интеркулер, охладитель наддувочного воздуха или сетка от обратного удара (пылеуловитель) (за исключением V 1710 119, использовавшегося на экспериментальном P 51J, который был оснащен охладителем наддувочного воздуха). Двухступенчатые двигатели Merlin имели все эти особенности, предназначенные для предотвращения детонации от нагрева наддувочного воздуха и обратного удара в нагнетатель. Двигатели серии G V 1710, установленные на моделях F 82 E/F/G, имели только инжектор защиты от детонации (ADI) для решения этих проблем, и, что неудивительно, страдали от серьезных проблем с надежностью и обслуживанием. В одном отчете указывалось, что для F 82 требовалось 33 часа обслуживания на каждый час полета. Хотя ранние P 39, P 40 и P 51A с двигателями V 1710 были ограничены боевыми операциями на максимальной высоте около 15000 футов (4572 м), они были доступны в относительно большом количестве и являлись основой некоторых военно-воздушных сил союзников во всех театрах военных действий, кроме европейского. Двигатели оказались надежными и мало подверженными повреждениям от пулеметного огня. В общей сложности более 60 процентов истребительных самолетов ВВС США, эксплуатировавшихся после июня 1941 года во время Второй мировой войны, были оснащены V 1710. Компания Allison медленно, но постоянно совершенствовала двигатель в течение войны. Начальная мощность постепенно увеличивалась; окончательная модель V 1710 143/145 (G6R/L) имела мощность. К 1944 году аварийная мощность на P 38L составляла. Самым мощным заводским вариантом был V 1710 127, разработанный для выдачи мощности на малых высотах и мощности на высоте 29000 футов (8839 м). Этот двигатель был испытан на стенде и планировался для установки в самолет XP 63H. Окончание войны положило конец этой разработке, поэтому этот перспективный эксперимент так и не был осуществлен. Дополнительная мощность этой версии была получена за счет использования выхлопных турбин, не для привода турбонагнетателя, а для возврата этой энергии на вращение коленчатого вала, что называется турбокомбинированным двигателем. Улучшения в производстве снизили стоимость производства каждого двигателя с 25 000 долларов до 8500 долларов и позволили увеличить срок службы двигателя от 300 часов до 1000 часов для менее нагруженных силовых установок. Увеличение веса, необходимое для достижения этого, было минимальным, в результате чего все модели могли выдавать более 1 л.с./фунт (1,6 кВт/кг) при взлетной мощности. Также наблюдалась высокая степень унификации деталей в серии. Отдельные детали двигателей Allison производились с высокой степенью стандартизации и надежности, с использованием лучших технологий, доступных в то время. Даже после войны гоночные двигатели Merlin использовали шатуны Allison. Как упоминалось ранее, политика General Motors в отношении универсальности означала, что их подразделение Allison также будет использовать модульные конструктивные особенности в V 1710, начиная с базового блока V 12, чтобы он мог быть соединен с различными типами турбонагнетателей и другими аксессуарами, хотя разнообразие доступных турбонагнетателей для установки было ограничено из-за ограничений конструкции одномоторного истребителя. Поскольку двигатель производился в больших количествах и был высоко стандартизирован, он использовался во многих послевоенных гоночных конструкциях. Его надежность и послушная работа позволяли ему работать на высоких оборотах в течение длительных периодов времени. После войны North American построила 250 P 82E/F для задач противовоздушной обороны в начале 1950-х годов. Это была последняя военная роль V 1710.

The V 1710 has often been criticized for not having a "high altitude" supercharger. The comparison is usually to the later, two stage, versions of the Rolls Royce Merlin 60 series engines also built by Packard as the V 1650 and used in the P 51B Mustang and subsequent variants. The USAAC had specified that the V 1710 was to be a single stage supercharged engine and, if a higher altitude capability was desired, the aircraft could use their newly developed turbo supercharger as was featured in the XP 37(YP 37), P 38, and XP 39. The benefits of a two stage supercharger eventually became so clear that Allison did make some efforts in this direction. Allison attached an auxiliary supercharger in various configurations to the existing engine mounted supercharger and carburetor. Early versions of these two stage supercharger engines were used on the P 63. No intercooler, aftercooler, or backfire screen (flame trap) were incorporated into these two stage V 1710 engines (except for the V 1710 119 used on the experimental P 51J, which had an aftercooler). The two stage Merlin engines had all of these features, which were designed to prevent detonation from charge heating and backfire into the supercharger. The G series V 1710s installed on the F 82 E/F/G models had only anti detonation injection (ADI) to deal with these problems, and not surprisingly had severe reliability and maintenance problems. In one record, it was stated that the F 82 required 33 hours of maintenance for each hour of flight. Although the early V 1710 powered P 39, P 40 and P 51A were limited to combat operations at a maximum of about 15000 feet (4572 m) they were available in comparatively large numbers and were the mainstay of some Allied Air Forces in all but the European theater of war. The engines proved to be robust and little affected by machine gun fire. In total, over 60 percent of the post June 1941 USAAF's pursuit aircraft operated during WWII were powered by the V 1710. Allison slowly but continuously improved the engine during the war. The initial rating of was incrementally increased; the final V 1710 143/145(G6R/L) was rated for By 1944, the War Emergency Power rating on the P 38L was
The most powerful factory variant was the V 1710 127, designed to produce at low altitude and at 29000 feet (8839 m). This engine was static tested at and was planned for installation in an XP 63H aircraft. The end of the war ended this development, so this promising experiment never flew. The extra power of this version was derived from using exhaust turbines, not to drive a turbo supercharger, but to return that energy to turning the crankshaft, called a turbo compound engine. Improvements in manufacturing brought the cost to produce each engine from $25,000 down to $8,500 and allowed the installed lifetime of the engine to be increased from 300 hours to as much as 1,000 hours for the less stressed power plants. Weight increases needed to accomplish this were minimal, with the result that all models were able to produce more than 1 hp/lb (1.6 kW/kg) at their takeoff rating. There was also a high degree of commonality of parts throughout the series. The individual parts of the Allison series were produced to a high degree of standardization and reliability, using the best technology available at the time. Even after the war, racing Merlins used Allison connecting rods. As stated previously, General Motors' policies regarding versatility meant that their Allison division would also employ modular design features on the V 1710 from its "long block" core V 12 unit outwards, so that it was capable of being mated to many different styles of turbo superchargers and various other accessories, although the variety of turbo superchargers available for installation was limited due to the constraints of single engine fighter design. Since it was produced in large numbers and was highly standardised, the engine has been used in many postwar racing designs. Its reliability and well mannered operation allowed it to operate at high rpm for extended periods. Following the war, North American built 250 P 82E/F for air defense roles into the early 1950s. This was the final military role for the V 1710.

Турбонагнетатель

Ранее USAAC приняла решение сосредоточиться на турбокомпрессорах для увеличения высоты, полагая, что дальнейшее развитие турбокомпрессоров позволит их двигателям превосходить европейских конкурентов, использующих механические нагнетатели. Турбокомпрессоры приводятся в действие выхлопными газами двигателя и поэтому не потребляют значительной мощности от коленчатого вала, в то время как механические нагнетатели соединены непосредственно валами и шестернями с коленчатым валом двигателя. Турбокомпрессоры действительно увеличивают встречное давление в выхлопной системе и, следовательно, вызывают незначительное снижение мощности двигателя, но увеличение мощности за счет повышения давления наддува более чем компенсирует это снижение. Механические нагнетатели, приводимые в действие от коленчатого вала, требуют увеличения доли мощности двигателя, передаваемой напрямую, с увеличением высоты (двухступенчатый нагнетатель двигателей серии Merlin 60 потреблял определенную мощность на высоте 25 000 футов (7620 м)). В этот период компания General Electric была единственным поставщиком для исследований и производства американских турбокомпрессоров, опираясь на свой сорокалетний опыт в области паровых турбин. Турбокомпрессоры успешно применялись на американских бомбардировщиках, которые оснащались исключительно радиальными двигателями. Истребитель P-47 имел ту же комбинацию – радиальный двигатель (R-2800) и турбокомпрессор – и также был успешен, за исключением большой массы, обусловленной необходимостью прокладки воздуховодов для кормового турбокомпрессора. Однако сочетание турбокомпрессора с двигателем Allison V-1710 оказалось проблематичным. В результате конструкторы истребителей, использующих V-1710, неизбежно должны были выбирать между плохой высотной производительностью V-1710 и дополнительными проблемами, вызванными установкой турбокомпрессора. Судьба всех истребителей с двигателем V-1710 во Второй мировой войне, таким образом, зависела от этого выбора. Оригинальный XP-39 был построен с двигателем V-1710, оснащенным турбокомпрессором General Electric Type B-5, как предписано офицером по истребительным проектам, лейтенантом Бенджамином С. Келси и его коллегой Гордоном П. Савиллом. В конструкцию было внесено множество изменений в период, когда внимание Келси было сосредоточено на другом, и инженеры Bell, специалисты по аэродинамике NACA и временный офицер по проекту истребителя пришли к выводу, что отказ от турбокомпрессора будет одним из способов снижения сопротивления, указанных в результатах пограничных испытаний в аэродинамической трубе; ненужный шаг, по мнению авиационного инженера и историка Уоррена М. Боди. Таким образом, серийный P-39 остался с плохой высотной производительностью и оказался непригодным для воздушной войны в Западной Европе, которая велась в основном на больших высотах. P-39 был отклонен британцами, но использовался США в Средиземноморье и на ранних этапах войны на Тихом океане, а также поставлялся в Советский Союз в больших количествах по программе ленд-лиза. Советские войска смогли эффективно использовать P-39 благодаря его отличной маневренности и тому, что воздушная война на Восточном фронте в Европе была в основном ближнего боя, тактической и велась на меньших высотах. На P-39 советские пилоты одержали наибольшее количество индивидуальных побед среди всех американских и британских истребителей. P-40, также оснащенный одноступенчатым, односкоростным нагнетателем V-1710, имел аналогичные проблемы с высотной производительностью. P-38 был единственным истребителем, участвовавшим в боевых действиях во время Второй мировой войны с турбокомпрессором V-1710. Условия эксплуатации западноевропейской воздушной войны – длительные полеты в очень холодную погоду на высоте 9144 м – выявили несколько проблем с этими двигателями. Они имели плохое распределение топливно-воздушной смеси во впускном коллекторе и плохое регулирование температуры воздуха турбокомпрессора, что приводило к частым отказам двигателя (детонация возникала из-за постоянной неравномерной смеси топливного воздуха в цилиндрах, вызванной плохой конструкцией впускного коллектора). Для P-38 требовалось специально разработанное топливо, а также специальные свечи зажигания для конкретных цилиндров. Турбокомпрессор имел дополнительные проблемы с заклиниванием в замерзающем воздухе в режиме высокого или низкого наддува; режим высокого наддува мог вызвать детонацию в двигателе, а режим низкого наддува проявлялся как потеря мощности в одном двигателе, что приводило к внезапному рысканью в полете. Эти проблемы усугублялись неоптимальными методами управления двигателем, которым обучали многих пилотов в первой половине Второй мировой войны, включая крейсерский режим, который работал на высоких оборотах и низком давлении во впускном коллекторе с богатой смесью. Эти настройки могут способствовать переохлаждению двигателя, проблемам с конденсацией топлива, ускоренному механическому износу и вероятности заклинивания или «замерзания» компонентов. Подробное описание закономерностей отказов было представлено в отчете генерала Дулиттла генералу Спацу в январе 1944 года. В марте 1944 года первые двигатели Allison, появившиеся над Берлином, принадлежали группе P-38H 55-й истребительной группы, проблемы с двигателями привели к сокращению сил до половины численности над целью. Было слишком поздно исправлять эти проблемы на производственных линиях Allison или GE, и по мере того, как количество P-51 Mustang с двигателями Merlin, базирующихся в Англии, увеличивалось к концу 1943 года и в 1944 году, P-38 постепенно выводились из Европы, пока в октябре 1944 года они больше не использовались для сопровождения бомбардировщиков Восьмой воздушной армией. Несколько P-38 остались в европейском театре военных действий в качестве F-5 для фоторазведки. P-38 имел меньше отказов двигателей на Тихоокеанском театре военных действий, где методы эксплуатации были лучше разработаны (например, рекомендованные Чарльзом Линдбергом во время его работы в этом театре), и японцы не действовали на таких больших высотах. Используя те же P-38G, которые было трудно обслуживать в Англии, пилоты, базирующиеся на Тихом океане, смогли эффективно использовать самолет, в том числе в апреле 1943 года в операции «Возмездие» – перехвате и сбитии японского бомбардировщика, перевозившего адмирала Исороку Ямамото. Новые модели P-38 с постоянно растущей мощностью от более совершенных двигателей Allison охотно принимались тихоокеанскими авиационными группами. Когда Packard начала производить двигатели Merlin V-1650 в Америке в 1942 году, некоторые американские конструкции истребителей, использующие Allison V-1710, были изменены для использования Merlin. P-40F, экспорт по ленд-лизу в Великобританию, был одним из первых американских истребителей, переоборудованных на двигатель Packard Merlin. Однако установленный двигатель был V-1650-1 (Merlin XX производства Packard) со слегка улучшенным одноступенчатым, двухскоростным нагнетателем, обеспечивающим лишь умеренный прирост по сравнению с Allison V-1710. Последний P-51 с двигателем Allison, Mustang I(II)/P-51A, использовал одноступенчатый, односкоростной Allison V-1710-81 с компрессорным отношением 9,6:1. Это позволило P-51A достичь максимальной скорости на высоте 10 400 футов (3170 м) и поддерживать на высоте 23 000 футов (7010 м). Это было более чем быстрее, чем Spitfire V с двигателем Merlin 45 на высоте 10 000 футов (3048 м), и быстрее на высоте 25 000 футов (7620 м). Его скорость впечатлила британцев, и RAF быстро поняли, что самолет будет обладать отличной высотной производительностью, если двигатель Allison V-1710 будет заменен на Merlin серии 60. Подобное предложение об устранении проблем P-38 путем замены двигателей Allison на Merlin было отклонено USAAF после протестов Allison. Начиная с V-1710-45 примерно в 1943 году (после того, как P-51 был оснащен Merlin 61 от Rolls Royce), Allison установил вспомогательный нагнетатель на некоторые из своих двигателей в попытке улучшить высотную производительность. Двухступенчатый нагнетатель Allison был по сути разработан как «дополнение» к одноступенчатому двигателю и требовал минимальных изменений в базовом двигателе. Хотя ему не хватало усовершенствования, компактности и охладителя двухступенчатого Merlin, Allison использовал регулируемый по высоте первый этап с переменной скоростью. Различные конфигурации этого вспомогательного нагнетателя использовались в серийных версиях V-1710, которые приводили в действие самолеты, такие как Bell P-63 и N...

The USAAC had earlier decided to concentrate on turbo superchargers for high altitude boost, believing that further development of turbo superchargers would allow their engines to outperform European rivals using displacement superchargers. Turbo superchargers are powered by the engine exhaust and so do not draw much power from the engine crankshaft, whereas displacement superchargers are coupled directly by shafts and gears to the engine crankshaft. Turbo superchargers do increase the exhaust back pressure and thus do cause a very small decrease in engine power, but the power increase due to increased induction pressures more than makes up for that decrease. Crankshaft driven superchargers require an increase in directly driven percentage of engine power as altitude increases (the two stage supercharger of the Merlin 60 series engines consumed some at 25,000 feet (7620 m). General Electric was the sole source for research and production of American turbo superchargers during this period, from its four decades worth of steam turbine engineering experience. Turbo superchargers were highly successful in U. S. bombers, which were exclusively powered by radial engines. The P 47 fighter had the same combination of radial engine (R 2800) and turbo supercharger and was also successful, apart from its large bulk, which was caused by the need for the ductwork for the aft mounted turbo supercharger. However, mating the turbocharger with the Allison V 1710 proved to be problematic. As a result, designers of the fighter planes that used the V 1710 were invariably forced to choose between the poor high altitude performance of the V 1710 versus the increased problems brought on by addition of the turbo supercharger. The fates of all of the V 1710 powered fighters of World War II would thus hinge on that choice. The original XP 39 was built with a V 1710 augmented by a General Electric Type B 5 turbo supercharger as specified by Fighter Projects Officer Lieutenant Benjamin S. Kelsey and his colleague Gordon P. Saville. Numerous changes were made to the design during a period of time when Kelsey's attention was focused elsewhere, and Bell engineers, NACA aero dynamic specialists and the substitute fighter project officer determined that dropping the turbocharger would be among the drag reduction measures indicated by borderline wind tunnel test results; an unnecessary step, according to aviation engineer and historian Warren M. Bodie. The production P 39 was thus stuck with poor high altitude performance and proved unsuitable for the air war in Western Europe which was largely conducted at high altitudes. The P 39 was rejected by the British, but used by the U. S. in the Mediterranean and the early Pacific air war, as well as shipped to the Soviet Union in large numbers under the Lend Lease program. The Soviets were able to make good use of P 39s because of its excellent manoeuvrability and because the air war on the Eastern Front in Europe was primarily short ranged, tactical, and conducted at lower altitudes. In the P 39, Soviet pilots scored the highest number of individual kills made on any American, or British fighter type. The P 40, which also had only the single stage, single speed supercharged V 1710, had similar problems with high altitude performance. The P 38 was the only fighter to make it into combat during World War II with turbo supercharged V 1710s. The operating conditions of the Western European air war – flying for long hours in intensely cold weather at 30000 feet (9144 m) – revealed several problems with these engines. They had a poor manifold fuel air distribution and poor temperature regulation of the turbo supercharger air, which resulted in frequent engine failures (detonation occurred as the result of persistent uneven fuel air mixture across the cylinders caused by the poor manifold design). Specially formulated fuels were a necessity for the P 38 as were specific spark plugs needed for specific cylinders. The turbo supercharger had additional problems with getting stuck in the freezing air in either high or low boost mode; the high boost mode could cause detonation in the engine, while the low boost mode would be manifested as power loss in one engine, resulting in sudden fishtailing in flight. These problems were aggravated by sub optimal engine management techniques taught to many pilots during the first part of WWII, including a cruise setting that ran the engine at high RPM and low manifold pressure with a rich mixture. These settings can contribute to over cooling of the engine, fuel condensation problems, accelerated mechanical wear, and the likelihood of components binding or "freezing up." Details of the failure patterns were described in a report by General Doolittle to General Spatz in January 1944. In March 1944, the first Allison engines appearing over Berlin belonged to a group of P 38Hs of 55th Fighter Group, engine troubles contributing to a reduction of the force to half strength over the target. It was too late to correct these problems in the production lines of Allison or GE, and as the numbers of Merlin engined P 51 Mustangs based in England mounted up through the end of 1943 and into 1944, the P 38s were steadily withdrawn from Europe until October 1944 when they were no longer used for bomber escort duty with the Eighth Air Force. A few P 38s would remain in the European theater as the F 5 for photo reconnaissance. The P 38 had fewer engine failures in the Pacific Theater, where operating techniques were better developed (such as those recommended by Charles Lindbergh during his development work in the theater),) and the Japanese did not operate at such high altitudes. Using the same P 38Gs which were proving difficult to maintain in England, Pacific based pilots were able to use the aircraft to good advantage including, in April 1943, Operation Vengeance, the interception and downing of the Japanese bomber carrying Admiral Isoroku Yamamoto. New P 38 models with ever increasing power from more advanced Allisons were eagerly accepted by Pacific air groups. When Packard started building Merlin V 1650 engines in America in 1942, certain American fighter designs using the Allison V 1710 were changed to use the Merlin. The P 40F, a Lend Lease export to Britain, was one of the first American fighters to be converted to a Packard Merlin engine. However, the installed engine was the V 1650 1 (a Packard produced Merlin XX) with a slightly improved single stage, two speed supercharger, yielding only modest gains over the Allison V 1710. The last Allison powered P 51, the Mustang I(II)/P 51A, used the single stage, single speed Allison V 1710 81, with a 9.6:1 blower ratio. This allowed the P 51A to reach a maximum speed of at 10,400 feet (3170 m) and maintain at 23,000 feet (7010 m). This was more than faster than the Merlin 45 powered Spitfire V at 10,000 feet (3048 m), and more than faster at 25,000 feet (7620 m). Its speed impressed the British, and the RAF quickly realized the airplane would possess excellent high altitude performance if the Allison V 1710 engine were replaced by the 60 Series Merlin. A similar proposal to cure the P 38's problems by replacing its Allisons with Merlins was quashed by the USAAF, after protests from Allison. Starting with the V 1710 45 around 1943 (after the P 51 had been fitted with a Merlin 61 by Rolls Royce), Allison attached an auxiliary supercharger to some of its engines in an effort to improve high altitude performance. The two stage supercharged Allison was essentially developed as an "add on" to the single stage engine, and required minimal changes to the base engine. While it lacked the refinement, compactness and after cooler of the two stage Merlin, the Allison used a pressure altitude governed variable speed first stage. Various configurations of this auxiliary supercharger were used in production versions of the V 1710 that powered aircraft such as the Bell P 63 and North American P 82E/F/G series. In addition, it was tried or studied as the powerplant for many experimental and test aircraft such as the Curtiss XP 55 Ascender, North American XP 51J "lightweight Mustang", Boeing XB 38 Flying Fortress, and Republic XP 47A (AP 10), both of the latter with turbo superchargers.

Послевоенный

F-82, оснащенный двигателем V-1710, не поступил на вооружение ко времени Второй мировой войны, но принял ограниченное участие в Корейской войне, хотя к концу 1950 года этот тип самолета был полностью выведен из Кореи. Его служба была недолгой, вероятно, из-за сочетания факторов: низкой надежности двигателей серии G V-1710, небольшого количества произведенных F-82 и появления реактивных истребителей. Первоначальные P-82B оснащались двигателями Merlin, но North American была вынуждена использовать двигатель Allison V-1710 для моделей E/F/G после того, как Packard прекратил производство Merlin. Всего за время войны Allison построила 69 305 двигателей V-1710 на своем заводе в Индианаполисе, штат Индиана.

Другие применения

Продолжался срок службы V 1710, поскольку тысячи двигателей были доступны на рынке подержанных. В 1950-х годах многие участники драг-рейсинга и гонок на суше, привлеченные его надежностью и хорошей мощностью, стали использовать V 1710; в частности, Арт Арфонс и его брат Уолт использовали его в Green Monster. Он оказался неэффективным в качестве двигателя для драг-рейсинга из-за неспособности быстро разгоняться, но "мог весь день работать на малом газу со скоростью 150". В это время гонки на гидропланах стали популярным видом спорта в США, и V 1710 часто настраивали для гонок, достигая уровней мощности, превышающих проектные характеристики и значительно снижающих долговечность. Позже, с появлением специально разработанных двигателей V8 для драг-рейсинга и переходом неограниченных лодок на турбовинтовые двигатели, тракторные тягачи начали использовать двигатель Allison, вновь развивая невероятную мощность. Наконец, движение за восстановление военной авиации начало восстанавливать и возвращать в строй образцы классических истребителей войны, и многие истребители, оснащенные V 1710, снова поднялись в воздух с капитально отремонтированными двигателями. Надежность, простота обслуживания и доступность двигателя побудили других использовать его для приведения в действие летающих экземпляров самолетов, оригинальные двигатели которых невозможно достать. Это включает в себя недавно построенные российские самолеты Як-3 и Як-9, изначально оснащенные двигателями Климова V-12 во время Второй мировой войны, и два (на данный момент) летающих экземпляра Ил-2, заменивших первоначально использовавшийся Микулин V-12, а также амбициозные проекты, такие как реплика Douglas World Cruiser и Focke Wulf Fw 190D от немецкой компании Flug Werk.

Варианты

Внутреннее обозначение модели Allison для V 1710 начиналось с буквы A и переходило к букве H. Каждая буква обозначала семейство двигателей, которые имели общие основные компоненты, но отличались в конкретных деталях конструкции. Каждый из этих образцов был обозначен номером, начиная с номера 1. Последняя буква, которая была введена, когда строились двигатели с правым и левым вращением, обозначалась буквой R или L соответственно. Номера военных моделей идентифицировались "номером тире" после описания двигателя "V 1710". Модели USAAC/USAAF имели нечетные номера, начиная с "1", а модели USN – четные, начиная с "2". Двигатели серии "A" были ранними разработками для ВМС и ВВС США. Первой военной моделью был V 1710 2, который впервые был продан ВМС США 26 июня 1930 года. Двигатели "A" не имели противовесов на коленчатом валу, степень сжатия 5,75:1, редукторные коробки внутреннего типа со шпорным зацеплением с передаточным числом 2:1, передаточное число нагнетателя 8,77:1, вал пропеллера SAE #50, карбюратор поплавкового типа и развивали мощность 2800 об/мин на 92-октановом бензине. Двигатели серии "B" были разработаны для дирижаблей ВМС США. Военная модель – V 1710 4. Они отличались от двигателей серии "A" отсутствием нагнетателя, двумя карбюраторами поплавкового типа с нижним потоком, установленными непосредственно на впускной коллектор, валом пропеллера SAE #40 и способностью разгоняться от полной мощности до остановки и обратно к полной мощности в противоположном направлении вращения менее чем за 8 секунд. Они развивали мощность 2400 об/мин. Двигатели серии "C" были разработаны для высокоскоростных истребителей для USAAC и легко идентифицируются по длинному корпусу редуктора. Военные модели – V 1710 3, 5, 7, 11, 13, 15, 19, 21, 23, 33, развивающие мощность от 2600 об/мин. Эти двигатели выпускались в двух группах: одна – с полной мощностью на уровне моря, другая – с полной мощностью на большой высоте. Разница в высоте заключалась в передаточном числе нагнетателя, использовались четыре значения: 6,23:1, 6,75:1, 8,0:1 и 8,77:1. Эти двигатели получили более тяжелые картеры, более прочный коленчатый вал, вал пропеллера SAE #50 и карбюраторы Bendix. Двигатели серии "D" были разработаны для толкающих конфигураций с использованием удлиненных валов пропеллера и дистанционных тяговых подшипников, установленных на фюзеляже. Военные модели – V 1710 9, 13, 23 и 41, развивающие мощность 2600 об/мин. Передаточные числа нагнетателя составляли 6,23:1, 8,0:1 или 8,77:1 в зависимости от высоты. У этих двигателей степень сжатия была увеличена до 6,65:1. Использовался впрыск топлива Marvel MC 12, который оказался неудовлетворительным и был быстро заменен карбюратором поплавкового типа на моделях 9 и 13. В более поздних двигателях с номером тире использовались карбюраторы Bendix. Эти двигатели проектировались одновременно с двигателем V 3420 и имели много общих узлов по мере их разработки. Двигатели серии "D" были последними из "ранних" двигателей V 1710. Двигатели серии "E" были разработаны для удаленных редукторных установок с использованием удлиненного коленчатого вала и дистанционных редукторных коробок с передаточным числом 1,8:1 и полыми валами пропеллера SAE #60. Военные модели – V 1710 6, 17, 31, 35, 37, 47, 59, 63, 83, 85, 93, 103, 109, 117, 125, 127, 129, 133, 135 и 137, развивающие мощность 3000 об/мин. Передаточные числа нагнетателя составляли: 6,44:1, 7,48:1, 8,10:1, 8,80:1 и 9,6:1 в зависимости от высоты. Эти двигатели были полностью переработаны и не имели много общих компонентов с более ранними сериями двигателей. Почти все компоненты были взаимозаменяемы с двигателями более поздних серий и V 3420 и могли быть собраны как двигатели с правым или левым вращением в толкающих или тянущих конфигурациях. Двигатели серии "F" были разработаны для поздних моделей истребителей и отличаются компактной внешней редукторной коробкой со шпорным зацеплением. Военные модели – V 1710 27, 29, 39, 45, 49, 51, 53, 55, 57, 61, 75, 77, 81, 87, 89, 91, 95, 99, 101, 105, 107, 111, 113, 115, 119, развивающие мощность 3000 об/мин. Модели V 1710 101, 119 и 121 оснащены вспомогательным нагнетателем, некоторые – с жидкостным охлаждением после охладителя. Передаточные числа нагнетателя составляли: 6,44:1, 7,48:1, 8,10:1, 8,80:1 и 9,60:1 в зависимости от высоты. Эти двигатели имели либо 6-ти, либо 12-ти противовесовый коленчатый вал, пересмотренные демпферы вибрации, которые в сочетании обеспечивали более высокие скорости двигателя, вал пропеллера SAE #50 и более высокую мощность. Двигатели серии "E" и "F" были очень похожи, основным отличием была передняя крышка картера, которая была взаимозаменяема между двумя сериями двигателей. Двигатели серии "G" были разработаны для высотных истребителей и отличаются вспомогательным нагнетателем с системой управления топливом Bendix "Speed Density". Военные модели – V 1710 97, 131, 143, 145 и 147, развивающие мощность 3000 об/мин. Передаточные числа нагнетателя составляли: 7,48:1, 7,76:1, 8,10:1, 8,80:1 и 9,60:1 в зависимости от высоты. Эти двигатели были оснащены валом пропеллера SAE #50 и одним рычагом управления для регулирования работы двигателя, что снижало нагрузку на пилота при управлении этим очень сложным двигателем. Двигатели серии "H" должны были использовать двухступенчатый нагнетатель, приводимый в действие двухступенчатой воздухоохлаждаемой турбиной восстановления энергии. Двигатель должен был иметь охладитель и форсуночный впрыск топлива. Однако этот вариант так и не был построен.

Allison's internal model designation for the V 1710 started with the letter A and proceeded to the letter H. Each letter designated a family of engines that shared major components, but differed in specific design details. Each of these designs were identified by a number, starting with number 1. The last letter, which was introduced when both right hand turning and left hand turning engines were built, identified by the letter R or L respectively. The military model numbers were identified by a "dash number" following the engine description "V 1710". The USAAC/USAAF models were the odd numbers, starting with " 1" and the USN models were the even numbers, starting with " 2". "A" series engines were early development engines for the USN and USAAC. The first military model was a single V 1710 2, which was first sold to the USN on June 26, 1930. The "A" engines had no counterweights on the crankshaft, 5.75:1 compression ratio, 2:1 internal spur gear type reduction gear boxes, 8.77:1 supercharger ratio, impeller, SAE #50 propeller shaft, a float type carburetor, and produced at 2800 rpm on 92 octane gasoline. "B" series engines were designed for USN airships. The military model was V 1710 4. They differed from the "A" series engines in that they did not have a supercharger, had two float type down draft carburetors were mounted directly to the intake manifold, an SAE #40 propeller shaft, and could be brought from full power to stop and back to full power in the opposite rotation in less than 8 seconds. They produced at 2400 rpm. "C" series engines were developed for highly streamlined pursuit aircraft for the USAAC, and are easily identified by the long reduction gear case. The military models were V 1710 3, 5, 7, 11. 13, 15, 19, 21, 23, 33, producing between at 2600 rpm. These engines came in two groups, one group rated at full power at sea level, the other rated at full power at high altitude. The altitude rating difference was in the supercharger gear ratio, four of which were used: 6.23:1, 6.75:1, 8.0:1 and 8.77:1. These engines received heavier crankcases, a stronger crankshaft, SAE #50 propeller shaft, and Bendix pressure carburetors. "D" series engines were designed for pusher applications using propeller speed extension shafts and remote thrust bearings mounted to the airframe. The military models were V 1710 9, 13, 23, and 41, producing at 2600 rpm. Supercharger ratios were 6.23:1, 8.0:1 or 8.77:1, depending on altitude rating. These engines had the compression ratio increased to 6.65:1. Marvel MC 12 fuel injection, which was unsatisfactory and quickly replaced by a float type carburetor on 9 and 13 models. Later dash number engines used Bendix pressure carburetors. These engines were being designed at the same time as the V 3420 engine, and shared many assemblies as they were developed. The "D" series engines were the last of the "early" V 1710 engines. "E" series engines were designed for remote gearbox applications using crankshaft speed extension shafts and remote 1.8:1 gearboxes with SAE #60 hollow propeller shafts. The military models were V 1710 6, 17, 31, 35, 37, 47, 59, 63, 83, 85, 93, 103, 109, 117, 125, 127, 129, 133, 135 and 137, producing at 3000 rpm. Supercharger gear ratios were: 6.44:1, 7.48:1, 8.10:1, 8.80:1 and 9.6:1 depending on altitude rating. These engines were a complete redesign, and did not share many components with the earlier engine series. Almost all components were interchangeable with later series engines and the V 3420, and could be assembled as right hand or left hand turning engines in either pusher or tractor applications. "F" series engines were designed for late model pursuit aircraft, and are identified by the compact external spur gear type reduction gear box. Military models were V 1710 27, 29, 39, 45, 49, 51, 53, 55, 57, 61, 75, 77, 81, 87, 89, 91, 95, 99, 101, 105, 107, 111, 113, 115, 119, producing at 3000 rpm. The V 1710 101, 119 and 121 models has an auxiliary supercharger, some with a liquid cooled aftercooler. Supercharger gear ratios were: 6.44:1, 7.48:1, 8.10:1, 8.80:1 and 9.60:1 depending on altitude rating. These engines had either a six or twelve weight crankshaft, revised vibration dampeners that combined to allow higher engine speeds, SAE #50 propeller shaft, and higher horsepower ratings. The "E" series and "F" series engines were very similar, the primary difference being the front crankcase cover, which was interchangeable between the two series engines. "G" series engines were designed for high altitude pursuit aircraft, and are identified by the auxiliary supercharger with a Bendix "Speed Density" fuel control. Military models were V 1710 97, 131, 143, 145, and 147, producing at 3000 rpm. Supercharger gear ratios were: 7.48:1, 7.76:1, 8.10:1, 8.80:1 and 9.60:1 depending on altitude rating. These engines were equipped with an SAE #50 propeller shaft and a single power lever to regulate engine performance, reducing the pilot's workload when managing this very complex engine. "H" series engines were to use a two stage supercharger driven by a two stage air cooled power recovery turbine. The engine was to have an aftercooler and port type fuel injection. This variant, however, was never built. + AEC Model Military Model ArrangementNotes A1 GV 1710 A 1 built. Rebuilt 2 times as XV 1710 2. A2 XV 1710 1 Long reduction gear housing Testing. 1 built. B1R, B2R XV 1710 4 Quick reversing, remote 90 degree gearbox 3 built for airships C1, C2, C3, C4, C7, C10, C15 XV 1710 3, 5, 7, 9, 21, 33 Type test engines 16 built. C2 rebuilt from 5 to 7. C4 first flight engine in A 11A and later in XP 37 C8, C9 V 1710 11, 15 Long nose 3 built. C8 RH turn for XP 37, XP 38, C9 LH turn for XP 38 C13 V 1710 19 Long nose Early production P 40 engine D1, D2 YV 1710 7, 9, XV 1710 13 Pusher with extension shaft 6 built for XFM 1 E1, E2, E5 V 1710 6, 17, 37 Remote gearbox 5 built for XFL and XP 39 E4, E6 V 1710 35, 63 Remote gearbox P 39C engine E11, E21, E22, E27, E30, E31 V 1710 47, 93, 109, 117, 133, 135 Remote gearbox P 63/A/C/D/E/F/G/H engine E23RB, E23LRB V 1710 129 Remote gearbox Douglas XB 42 dual installation with combining gearbox and extension shafts F1 V 1710 25 Short nose 1 built Development engine for XP 38 F2R, F2L V 1710 27, 29 Short nose P 38D/E engines F3R V 1710 37 Short nose 2 built for NA 73X Mustang prototype F3R V 1710 39 Short nose P 40D/E and P 51A Production engine F4R V 1710 73 Short nose P 40K engine F5R, F5L V 1710 49, 53 Short nose P 38F engine F10R, F10L V 1710 51, 55 Short nose P 38G engine F15R, F15L V 1710 75, 77 Short nose XP 38K engine, 1,875 hp (WEP), geared 2.36 to 1 for use with Hamilton Standard Hydromatic "high activity" propellers F30R, F30L V 1710 111, 113 Short nose P 38L engine F32R V 1710 119 Short nose and two stage supercharger XP 51J G1R V 1710 97 WER test engine G3R V 1710 131 geared drive G4R remote extension shaft drive version of G3R G6R, G6L V 1710 145 147 P 82E/F engine

+ AEC Модель Военная модель Конфигурация Примечания A1 GV 1710 A 1 построен. Перестроен 2 раза как XV 1710 2. A2 XV 1710 1 Длинный корпус редуктора. Испытания. 1 построен. B1R, B2R XV 1710 4 Быстрое реверсирование, дистанционная 90-градусная редукторная коробка. 3 построено для дирижаблей. C1, C2, C3, C4, C7, C10, C15 XV 1710 3, 5, 7, 9, 21, 33 Типовые испытательные двигатели. 16 построено. C2 перестроен из 5 в 7. C4 – первый двигатель, установленный на A 11A и позже на XP 37. C8, C9 V 1710 11, 15 Длинный нос. 3 построено. C8 – правое вращение для XP 37, XP 38, C9 – левое вращение для XP 38. C13 V 1710 19 Длинный нос. Ранняя серийная модель P 40. D1, D2 YV 1710 7, 9, XV 1710 13 Толкающая конфигурация с удлиненным валом. 6 построено для XFM 1. E1, E2, E5 V 1710 6, 17, 37 Дистанционная редукторная коробка. 5 построено для XFL и XP 39. E4, E6 V 1710 35, 63 Дистанционная редукторная коробка. Двигатель P 39C. E11, E21, E22, E27, E30, E31 V 1710 47, 93, 109, 117, 133, 135 Дистанционная редукторная коробка. Двигатель P 63/A/C/D/E/F/G/H. E23RB, E23LRB V 1710 129 Дистанционная редукторная коробка. Двойная установка Douglas XB 42 с комбинированной редукторной коробкой и удлиненными валами. F1 V 1710 25 Короткий нос. 1 построен. Разработка двигателя для XP 38. F2R, F2L V 1710 27, 29 Короткий нос. Двигатели P 38D/E. F3R V 1710 37 Короткий нос. 2 построено для прототипа NA 73X Mustang. F3R V 1710 39 Короткий нос. Серийный двигатель P 40D/E и P 51A. F4R V 1710 73 Короткий нос. Двигатель P 40K. F5R, F5L V 1710 49, 53 Короткий нос. Двигатель P 38F. F10R, F10L V 1710 51, 55 Короткий нос. Двигатель P 38G. F15R, F15L V 1710 75, 77 Короткий нос. Двигатель XP 38K, 1875 л.с. (WEP), с передаточным числом 2,36:1 для использования с пропеллерами Hamilton Standard Hydromatic "высокой активности". F30R, F30L V 1710 111, 113 Короткий нос. Двигатель P 38L. F32R V 1710 119 Короткий нос и двухступенчатый нагнетатель. XP 51J. G1R V 1710 97 WER – испытательный двигатель. G3R V 1710 131 Редукторный привод. G4R Дистанционная версия с удлиненным валом от G3R. G6R, G6L V 1710 145, 147 Двигатель P 82E/F.