Gnome et Rhône: История французского авиадвигателестроения

Введение

Несуществующий французский производитель авиационных двигателей

Gnome et Rhône был крупным французским производителем авиационных двигателей. В период с 1914 по 1918 год они произвели 25 000 своих 9-цилиндровых роторных двигателей Delta и Le Rhône мощностью 110 л.с. (81 кВт), в то время как еще 75 000 были произведены различными лицензиатами. Эти двигатели оснащали большинство самолетов в первой половине войны, как самолеты союзников, так и немецкие образцы, произведенные компанией Motorenfabrik Oberursel. В послевоенный период они начали разработку новой серии двигателей, первоначально основанной на Bristol Jupiter, но в дальнейшем эволюционировавшей в превосходный двухрядный радиальный двигатель мощностью 1000 л.с. (750 кВт) Gnome Rhône 14K Mistral Major, который также лицензировался и использовался по всему миру во время Второй мировой войны. Они являлись крупным поставщиком двигателей для немецкого Люфтваффе, производя как собственные разработки, так и немецкие двигатели по лицензии. Их заводы подверглись высокоточным бомбардировкам, что вывело их из строя. В 1949 году компания была национализирована и вошла в состав Snecma, но бренд еще некоторое время существовал как производитель мотоциклов Gnome et Rhône и велосипедов Gnome et Rhône.

Гном

В 1895 году 26-летний французский инженер Луи Сегюэн приобрел лицензию на газовый двигатель Gnom у немецкой фирмы Motorenfabrik Oberursel. Продаваемый под французским названием, Gnome представлял собой одноцилиндровый стационарный двигатель мощностью около 4 л.с. (3 кВт), работавший на керосине (известном в Великобритании и Южной Африке как парафин) и предназначенный для использования в промышленных целях. В конструкции Gnome использовалась уникальная система клапанов с одним приводимым штангой выпускным клапаном и "скрытым" впускным клапаном, расположенным на головке поршня. 6 июня 1905 года Луи Сегюэн и его брат Лоран основали Société Des Moteurs Gnome (Компанию Gnome Motor) для производства автомобильных двигателей. Вскоре они приступили к разработке одного из первых авиационных двигателей, специально спроектированных для этой цели, объединив несколько цилиндров Gnome в роторный двигатель. Результатом разработки весной 1909 года стал 7-цилиндровый роторный Gnome Omega, развивавший мощность 50 л.с. (37 кВт) при массе 75 кг. Во Франции было построено более 1700 таких двигателей, а также по лицензии в Германии, Швеции, Великобритании, США и России. Двигатель Gnome использовался на самолете Farman III Генри Фармана, который установил мировые рекорды по дальности и продолжительности полета, стал первым самолетом, преодолевшим отметку в 100 км/ч, и в 1910 году – на Fabre Hydravion, первом в мире гидросамолете. Это помогло Франции стать ведущей авиационной державой того времени. Леон Лемартин и Жюль Ведрин были двумя молодыми инженерами, участвовавшими в проектировании, разработке и внедрении Omega, и в среде пионеров авиации оба стали успешными пилотами. Все двигатели Gnome отличались уникальными решениями по подаче топлива к верхней части поршня без использования трубопроводов. Ранние модели использовали два клапана – один в головке цилиндра и второй, встроенный в сам поршень, с противовесом для открытия в конце хода. Благодаря отсутствию пружин и штангов клапан открывался при движении поршня вниз, позволяя топливу поступать в цилиндр из области картера. К сожалению, эта конструкция была сложна в обслуживании и требовала разборки цилиндра. Для повышения надежности и удобства обслуживания более поздние модели использовали систему Monosoupape (одиночный клапан), состоящую из одного выпускного клапана в верхней части цилиндра и серии каналов для подачи топливной смеси в цилиндр при движении поршня вниз мимо этих каналов. Базовая конструкция Gnome была затем реализована в серии двигателей большей мощности. Gnome Lambda 1911 года представлял собой увеличенную версию Omega мощностью 80 л.с. (60 кВт), за которой последовал 9-цилиндровый Gnome Delta мощностью 100 л.с. (75 кВт) в 1914 году (также известный как Gnome Monosoupape, поскольку впервые использовал этот тип конструкции двигателя). Gnome также разработал 14-цилиндровую двухрядную версию – Double Lambda мощностью 160 л.с. (120 кВт), но она не получила широкого распространения, хотя была скопирована Oberursel как U. III в Германии и использовалась в нескольких ранних моделях истребителей Fokker без особого успеха. Для увеличения мощности с появлением высокомощных рядных двигателей в конце войны в 1918 году была представлена совершенно новая девятицилиндровая конструкция Monosoupape под названием Type N, развивавшая мощность 160 л.с. Этот двигатель использовался на малоизвестном, но превосходном самолете Nieuport 28.

In 1895 the 26 year old French engineer Louis Seguin bought a license for the Gnom gas engine from the German firm Motorenfabrik Oberursel. Sold under the French translation, the Gnome was a single cylinder stationary engine of about 4 hp (3 kW) that ran on kerosene (known in the UK and South Africa as paraffin) intended to be used in industrial applications. The Gnome used a unique valve system with only one rod operated exhaust valve, and a "hidden" intake valve located on the piston head. On 6 June 1905 Louis Seguin and his brother Laurent formed the Société Des Moteurs Gnome (the Gnome Motor Company) to produce automobile engines. They soon started development of one of the first purpose designed aircraft engines, combining several Gnome cylinders into a rotary engine. The design emerged in the spring of 1909 as the 7 cylinder rotary Gnome Omega, delivering 50 hp (37 kW) from 75 kg. More than 1,700 of these engines would be built in France, along with license built models in Germany, Sweden, Britain, the United States, and Russia. The Gnome powered Henry Farman's Farman III aircraft, which set world records for distance and endurance; the first aircraft to break 100 km/h; and in 1910 the Fabre Hydravion, the first seaplane ever to fly. It helped France become the leading country in aviation at the time. Léon Lemartin and Jules Védrines were two young engineers who participated in the design, development, and implementation of the Omega, and in the milieu of the pioneering days of flight they both went on to become successful pilots. All of the Gnomes were known for their unique solutions to getting fuel to the top of the piston without using piping. Early models used two valves, one in the cylinder head and a second embedded in the piston itself, counterweighted to open at the end of the stroke. Without any springs or pushrods, the valve would pop open on the downstroke, allowing fuel to be drawn into the cylinder from the crankcase area. Unfortunately this design was very difficult to service, requiring the cylinder to be disassembled. To improve reliability and maintenance, later models used the Monosoupape (single valve) system instead, using a single exhaust valve at the top of the cylinder and using a series of ports to allow the fuel mixture into the top of the cylinder when the piston had moved down in the cylinder past the ports. The basic Gnome design was then delivered in a series of larger engines. The Gnome Lambda of 1911 was a larger 80 hp (60 kW) version of the Omega, followed by the 9 cylinder 100 hp (75 kW) Gnome Delta in 1914 (also called the Gnome Monosoupape as it used that type of engine design for the first time). Gnome also tried a 14 cylinder two row version, the Double Lambda of 160 hp (120 kW), but this saw little use, even though it was copied by Oberursel as the U. III in Germany, and used in a few early Fokker fighter designs without success. To deliver more power with the advent of high power inline engines late in the war, a completely new nine cylinder Monosoupape design was delivered in 1918 as the Type N, delivering 160 hp. This design saw use on the little known but excellent Nieuport 28.

Рона

Другой французский инженер, Луи Верде, сконструировал собственный небольшой роторный двигатель в 1910 году, который не получил широкого распространения. В 1912 году он представил более мощную 7-цилиндровую модель 7C, развивавшую 70 л.с. при массе 90 кг. Эта модель оказалась гораздо более популярной, и позднее в том же году он основал Société des Moteurs Le Rhône. Вскоре за 7C последовал более крупный Le Rhône 9C – девятицилиндровый двигатель мощностью 80 л.с. (60 кВт). По сравнению с двигателями Gnome, Le Rhône был значительно более "традиционным", используя медные впускные трубы для подачи топлива к верхней части каждого цилиндра, а также впускные и выпускные клапаны. Как и конструкции Gnome, двигатели Le Rhône широко лицензировались; в частности, 110-сильный Le Rhône 9J производился в Германии компанией Oberursel под обозначением Ur. II по классификации IdFlieg, а также в Соединенных Штатах. Компания Union Switch & Signal Company из Swissvale, штат Пенсильвания, по сообщениям, изготовила около 10 000 экземпляров. Производство также осуществлялось в Австрии, Великобритании и Швеции.

Гном и Роне

После нескольких лет ожесточенной конкуренции, компании Gnome и Le Rhône начали переговоры о слиянии в 1914 году, и 12 января 1915 года Gnome выкупила Le Rhône, образовав Société des Moteurs Gnome et Rhône. Дальнейшая разработка 9C стала их основным продуктом, увеличивая мощность примерно до 100 л.с. в Le Rhône 9Jby 1917 года и до 90 л.с. в связанной, но менее распространенной модели 9R. Высшей точкой развития стала двухрядная Le Rhône 18E 1917 года, созданная на базе компонентов 9R, однако, как и все многорядные ротативные двигатели, она страдала от неразрешимых проблем с охлаждением и так и не была применена на практике. Ротативные двигатели Gnome стали реже встречаться на фронтовых самолетах после 1916 года, поскольку прогресс в увеличении мощности не поспевал за двигателями V8 с жидкостным охлаждением или даже более совершенными ротативными двигателями с обычными клапанами, такими как Clerget 9Bf, и достигли своего пика с Monosoupape 9N, однако они оставались популярными для учебных самолетов. 9C и 9J были наиболее часто используемыми двигателями в ранних и средних военных конструкциях как на французской, так и на британской службе, а также применялись на истребителях в Германии, где Oberursel получила лицензию незадолго до войны. Однако, большинство немецких самолетов использовали шестицилиндровые стационарные рядные двигатели. Двигатели Oberursel, созданные на базе Gnome, имели префикс U, а двигатели, созданные на базе Le Rhône – Ur.

Междувоенные годы

С окончанием войны компания быстро диверсифицировалась, используя свои заводы для производства шасси и двигателей для автомобилей Rolland Pilain и Piccard Pictet, а также дизельных двигателей Ansaldo, холодильников, швейных машин и даже отбойных молотков. В 1920 году они также представили свой первый мотоцикл, известный просто как Gnome et Rhône 500 cc. Различные модели выпускались до начала 1950-х годов, обычно рекламировались как просто "Gnome Rhone" без диакритических знаков. К 1920 году их роторные двигатели больше не были конкурентоспособными, и у них не было новых собственных конструкций. В 1921 году они получили лицензию на Bristol Jupiter, который к тому времени становился двигателем своей эпохи. В 1922 году Пол Луис Вайлер, ас Первой мировой войны, возглавил компанию и решил вновь сосредоточиться на авиационных двигателях. Их двигатели Jupiter, 9A, вскоре стали пользоваться большим спросом. В 1926 году они получили лицензию на более компактный 5-цилиндровый Bristol Titan, а Bristol лицензировал редукторную передачу по типу Farman, используемую Gnome. Не желая ограничиваться производством конструкций Bristol по лицензии, Gnome начала масштабную конструкторскую работу, основанную на механике Titan. Результатом стала серия K, представленная в 1927 году, включающая 260 л.с. (190 кВт) Gnome Rhône 5K Titan, 7-цилиндровую версию мощностью 370 л.с. (270 кВт) Gnome Rhône 7K Titan Major и 9-цилиндровую версию мощностью 550 л.с. (405 кВт) Gnome Rhône 9K Mistral. Все эти двигатели поставлялись в различных улучшенных версиях, обозначавшихся трехбуквенным кодом: первая буква – номер серии (например, от a до f), вторая – r или l в зависимости от направления вращения двигателя, а третья – система наддува. С выпуском серии K Gnome прекратила выплату лицензионных отчислений Bristol. К 1930 году было поставлено 6000 двигателей Jupiter, Mistral и Titan, что сделало Gnome крупнейшей двигателестроительной компанией во Франции. Однако мощность 550 л.с. (405 кВт) Mistral оказалась недостаточной для быстро развивающейся отрасли. Чтобы увеличить мощность, Gnome вновь обратилась к двухрядной схеме, используя два ряда по 7 цилиндров и выдавая 625 л.с. (460 кВт) с двигателя Gnome Rhône 14K Mistral Major в 1929 году. Новый двигатель сразу же стал хитом. К 1933 году 14Kfrs увеличил мощность до 1025 л.с. (750 кВт) за счет усовершенствованного наддува (наряду с аналогичными улучшениями в Mistral, который теперь выдавал 770 л.с. или 570 кВт), и двигатель снова был лицензирован по всему миру. Отказавшись от идеи множества двигателей в рамках одной "серии K", Gnome продолжила работу с базовой механической конструкцией для создания 18-цилиндрового двухрядного Gnome Rhône 18L мощностью 1400 л.с. (1030 кВт). Его удельная мощность была невысокой, и работы над проектом были окончательно прекращены в 1939 году. Более компактный двигатель, Gnome Rhône 14M Mars, был представлен для замены более раннего Mistral серии K, примечательный прежде всего своей чрезвычайно компактной передней частью, обеспечивающей наибольшую мощность на единицу объема среди двигателей того времени. Он особенно широко использовался в семействе самолетов Potez 631. В 1936 году серия 14K была заменена Gnome Rhône 14N, выдающим 1100 л.с. (810 кВт) с немного более тяжелого двигателя, который, тем не менее, имел значительно лучшее соотношение мощности к весу. Начиная с N, была введена новая система наименований, заменившая ранние буквенные обозначения моделей на числовые, при этом двигатели с левым вращением обозначались четными числами, а с правым – нечетными. Оригинальный 14N 0/1 прошел через ряд модификаций, 14N 10/11 использовался на бомбардировщике Bloch MB.210, 14N 25 – на ранних образцах истребителя MB.152, а 14N 49 – на поздних MB.152, а также на LeO 451 и Amiot 351. Серия N завершилась двигателем 14N 50/51, выдающим 1210 л.с. (890 кВт) на взлете. 14N не получил широкого распространения по лицензии, поскольку приближалась война, и французское правительство становилось все более осторожным в отношении лицензирования конструкций потенциальным противникам. Серия 14N была заменена окончательной предвоенной модификацией, Gnome Rhône 14R. Первые версии, представленные в 1939 году, 14R 4/5, выдавали 1291 л.с. (950 кВт) на взлете и были лишь немного тяжелее, чем 14N. К 1940 году улучшенный 14R 8/9 выдавал 1578 л.с. (1161 кВт) за счет увеличения оборотов с 2400 до 2600. Хотя это был хороший показатель для того времени, британские и немецкие разработки уже превзошли эту отметку и вскоре собирались достичь 2000 л.с. (1500 кВт). После падения Франции в 1940 году Gnome et Rhône получила приказ производить BMW 801 по лицензии, в то время как 14M и 14N ограниченно использовались в некоторых немецких конструкциях, таких как Henschel Hs 129B, Gotha Go 244B и Messerschmitt Me 323. Компания приобрела дурную славу из-за медленного производства, построив всего 8500 двигателей к маю 1944 года, в то время как немцы рассчитывали на 25000. Авианалет 56 самолетов Lancaster и 8 самолетов Mosquito 5-й группы RAF полностью уничтожил оригинальные заводы в Женевилье 9/10 мая. Еще один авианалет самолетов Lancaster 617-й эскадрильи под командованием коммандера Леонарда Чешира также серьезно повредил завод в Лиможе 8/9 февраля 1944 года. С окончанием войны компания не была в состоянии продолжать заниматься производством авиационных двигателей, хотя и получила небольшие контракты на производство танков M4 Sherman для французской армии. Чтобы спасти то, что осталось, компания была национализирована 29 мая 1945 года, образовав Société Nationale d'Etude et de Construction de Moteurs d'Aviation (SNECMA), и продолжила производство двигателей 14N, 14R и новых 14U.

With the end of the war the company rapidly diversified, using their factories to produce chassis and engines for the Rolland Pilain and Piccard Pictet cars, along with Ansaldo diesel engines, refrigerators, sewing machines and even jackhammers. In 1920 they also introduced their first motorcycle, simply known as the Gnome et Rhône 500 cc. Various models were produced up to the early 1950s, typically advertised as simply "Gnome Rhone" with no accents. By 1920 their rotary engines were no longer competitive, and they had no new designs of their own. In 1921 they took out a license for the Bristol Jupiter, which was in the process of becoming the Gnome of its era. In 1922, Paul Louis Weiller, a World War I ace, took over the company and decided to focus it on aircraft engines once again. Their Jupiter designs, the 9A, were soon selling very well. In 1926 they took out a license for the smaller 5 cylinder Bristol Titan, while Bristol licensed the Farman style reduction gearing used by Gnome. Not satisfied to simply produce Bristol designs under license, Gnome started a major design effort based around the mechanicals of the Titan. The results were introduced in 1927 as the K series, spanning the 260 hp (190 kW) Gnome Rhône 5K Titan, the 7 cylinder 370 hp (270 kW) version, the Gnome Rhône 7K Titan Major, and the 9 cylinder 550 hp (405 kW) Gnome Rhône 9K Mistral. All of these engines were delivered in a variety of improved versions, named with a three letter code; the first letter was the series number (a through f for instance), the second a r or l depending on which direction the engine turned, and the third indicating the charging system. With the introduction of the K series, Gnome ended royalty payments to Bristol. By 1930 they had delivered 6,000 Jupiters, Mistrals and Titans, making them the largest engine company in France. But the 550 hp (405 kW) Mistral was no longer powerful enough for the rapidly evolving industry. To provide more power Gnome once again turned to the two row solution, using two banks of 7 cylinders, delivering the 625 hp (460 kW) Gnome Rhône 14K Mistral Major in 1929. The new engine was an instant hit. By 1933 the 14Kfrs had improved the power to 1,025 hp (750 kW) through better supercharging (along with similar improvements in the Mistral, now at 770 hp or 570 kW), and the engine was once again being licensed around the world. Leaving the idea of having many engines in a single "K series", Gnome continued work with the basic mechanical design to produce the 18 cylinder two row Gnome Rhône 18L of 1400 hp (1030 kW). Its power to weight ratio was not very good and work on the design was eventually stopped in 1939. A smaller engine, the Gnome Rhône 14M Mars was introduced to replace the earlier K series Mistral, notable primarily for its extremely compact frontal area, giving by far the most power for size of any engine of the era. It was especially used in the Potez 631 aircraft family. In 1936 the 14K series was replaced by the Gnome Rhône 14N delivering 1,100 hp (810 kW) from a slightly heavier engine that nevertheless had a much better power to weight ratio. Starting with the N they introduced a new naming scheme, replacing the earlier model letters with numbers, delivering the engine in versions that turned left with even numbers and right with odd. The original 14N 0/1 was run through a number of versions, the 14N 10/11 being used on the Bloch MB.210 bomber, the 14N 25 on early examples of the MB.152 fighter, and the 14N 49 on late MB.152s as well as LeO 451s and Amiot 351s. The N series finally ended with the 14N 50/51, which delivered 1,210 hp (890 kW) for takeoff. The 14N was not as widely licensed, as the war was approaching and the French government was becoming increasingly wary of licensing designs to potential enemies. The 14N series was itself replaced by the ultimate pre war evolution of the line, the Gnome Rhône 14R. The first versions introduced in 1939, the 14R 4/5, produced 1,291 hp (950 kW) for takeoff and was only slightly heavier than the 14N. By 1940 the improved 14R 8/9 was delivering 1,578 hp (1,161 kW) by increasing RPM from 2,400 to 2,600. Although this was a good figure for the era, British and German design had already passed this mark, and would soon be pressing on 2,000 hp (1,500 kW). With the fall of France in 1940, Gnome et Rhône was ordered to produce the BMW 801 under license, while the 14M and 14N saw limited use on some German designs, such as the Henschel Hs 129B, Gotha Go 244B, and Messerschmitt Me 323. The company became infamous for slow production, building only 8,500 engines by May 1944, when the Germans had been estimating 25,000. An air raid by 56 Lancasters and 8 Mosquitos of 5 Group of the RAF completely destroyed the original Gennevilliers factories on 9/10 May. Another air raid by Lancasters of 617 Squadron led by Wing Commander Leonard Cheshire had also severely damaged the Limoges factory on 8/9 February 1944. With the end of the war, the company was in no condition to continue in the aero engine business, although they picked up small contracts to produce M4 Sherman tanks for the French army. In order to save what was left the company was nationalized on 29 May 1945, creating the Société Nationale d'Etude et de Construction de Moteurs d'Aviation (SNECMA), and producing the 14N, 14R and the new 14U.

Лицензионные версии и разработки

14K был одним из самых популярных двигателей своей эпохи, широко лицензированным и используемым по всему миру. В Польше он применялся для экспортных вариантов истребителей, наиболее известным из которых был PZL P.24. В частности, он использовался в Румынии, где устанавливался на ряд истребителей PZL польской разработки, прежде чем стать основным двигателем истребителя IAR 80. В Югославии двигатели 7K, 9K и 14N 0 производились компанией Industrija motora Rakovica. Итальянские компании Isotta Fraschini и Piaggio получили лицензии на производство: первая выпускала K.14, вторая – P. XI. Они использовались в различных конструкциях в предвоенный период, многие из которых экспортировались. Это привело к тому, что компания Manfred Weiss получила лицензию в Венгрии и начала производить двигатель под обозначением WM K 14 для оснащения своих модификаций истребителя Reggiane Re.2000, получивших название MAVAG Heja "Hawk", а также Weiss WM 21 Sólyom. Британская фирма Alvis лицензировала двигатели 14K и 18L, но ни один из них не был запущен в серийное производство до окончания войны. Тем не менее, Alvis продолжил разработки, представив 9-цилиндровый Alvis 501 Leonides, а затем 14-цилиндровый Alvis 701 Leonides Major. Последний применялся в некоторых послевоенных вертолетных проектах. Советский Союз, через конструкторское бюро Туманского ОКБ, осуществлял лицензионное производство 14K под обозначением М-85, изготовив почти 500 экземпляров.