Альфред Федден: Инженер и создатель авиационных двигателей Bristol

Введение

Сэр Альфред Хьюберт Рой Федден MBE, FRAeS (6 июня 1885 – 21 ноября 1973) был инженером, спроектировавшим большинство успешных поршневых авиационных двигателей, разработанных компанией Bristol Engine Company.

Ранние годы

Федден родился в окрестностях Бристоля в семье состоятельных и влиятельных родителей. Его старшим братом был художник Ромили Федден. Семья Феддена стала первой в этом районе, владевшей автомобилем, что интересно сопоставляется с судьбой другого конструктора двигателей, Гарри Рикардо. Это раннее увлечение, несомненно, предопределило его будущую профессию. Федден учился в Клифтонском колледже, но не отличался успехами в учёбе и был известен прежде всего своими спортивными достижениями. По окончании колледжа он отказался от военной карьеры и заявил о своём намерении стать инженером-практикантом.

Учебный год

Его ученичество закончилось в 1906 году, и он немедленно спроектировал полноценный автомобиль. Ему удалось убедить местную фирму Brazil Straker нанять его, и проект был запущен в производство под названием успешного Shamrock. В последующие годы он оставался в Brazil Straker и оказал значительное влияние на руководство компании, убедив их заняться ремонтом различных авиационных двигателей с началом Первой мировой войны. Вскоре роль компании расширилась до производства двигателей Rolls Royce Hawk и Falcon, а также основных деталей знаменитого Rolls Royce Eagle. Генри Ройс предложил Феддену руководящую должность в своей компании, но Федден отказался. В 1915 году Федден начал проектирование собственного авиационного двигателя вместе со своим чертежником Леонардом Батлером. Эти двое были неразлучны следующие двадцать лет, и номера большинства компонентов двигателей Феддена начинались с префикса "FB", указывая на их совместный вклад. Во время Первой мировой войны они разработали два двигателя: 14-цилиндровый радиальный Mercury, примечательный спиральным расположением цилиндров вместо двух рядов, и более крупный, более традиционный однорядный девятицилиндровый Jupiter, диаметром около 300 мм.

Космос и Юпитер

В этот период авиационные активы Brazil Straker были приобретены компанией Cosmos Engineering, где работа над проектами продолжилась. Оба двигателя были готовы к испытаниям в 1918 году, но поначалу интерес к ним был невелик. Однако в сентябре Mercury был экспериментально установлен на самолет Bristol Scout, что значительно повысило его характеристики, с легкостью превзойдя конкурирующий Sunbeam Arab. Тогда Bristol решила опробовать Jupiter в своей новой конструкции Badger и обнаружила, что он также полностью превосходит конкурирующий ABC Dragonfly. Начало производства обеих конструкций для Bristol планировалось немедленно, но война закончилась всего через несколько дней, и контракт был аннулирован. С окончанием войны Cosmos лишилась производственных проектов, а объем ремонтных работ быстро сокращался. Вскоре компания обанкротилась. Убежденное в качестве разработок Cosmos, Министерство авиации "дало понять", что было бы весьма признательно, если бы компания была приобретена Bristol, что в итоге и произошло в 1920 году. Сэр Джордж Уайт позже отметил, что они приобрели конструкцию Mercury и семь двигателей, все активы Cosmos, а также Феддена и его конструкторскую команду всего за 15 000 фунтов стерлингов. Даже тогда большинство источников утверждают, что они сделали это лишь после того, как Министерство авиации убедило их в необходимости этой сделки, что неудивительно, учитывая непрочную экономическую ситуацию того времени. Вскоре Bristol нашла применение более мощной конструкции, которая начала производиться на новом двигателестроительном заводе компании в Филтоне под названием Bristol Jupiter. Jupiter стал коммерческим успехом и широко использовался по всему миру, что позволило Феддену стать одним из самых высокооплачиваемых инженеров в Европе. После новаторских работ Джимми Эллора в RAE по турбонаддуву Jupiter был экспериментально оснащен турбиной и стал первой конструкцией под названием "Orion", хотя она и не получила широкого распространения. К концу 1920-х годов конструкция Jupiter устарела, и Федден и Батлер приступили к разработке двух новых двигателей. Оба использовали бы компрессор – на тот момент новую идею – для обеспечения наддува даже на уровне земли и, таким образом, выдавать мощность, сопоставимую с Jupiter, но при значительно меньшем размере двигателя. Вернувшись к прежнему названию, эта конструкция получила название Bristol Mercury, а более мощная модель, сопоставимая по размерам с оригинальным Jupiter, стала Bristol Pegasus.

During this period, the aviation portions of Brazil Straker were purchased by Cosmos Engineering, where work on the designs continued. Both were ready for testing in 1918, but there seemed to be little interest at first. In September, however, a Mercury was experimentally fitted to a Bristol Scout and it dramatically improved performance, easily beating the competing Sunbeam Arab. Bristol then decided to try the Jupiter in their new Badger design, finding that it, too, completely outperformed the competing ABC Dragonfly. Production of both designs for Bristol was to start immediately but the war ended only days later and the contract was cancelled. With the ending of the war, Cosmos had no production designs and their repair work was quickly dwindling. The company was soon insolvent. Convinced of the quality of the Cosmos designs, the Air Ministry "made it be known" that they would be rather happy if the company were purchased by Bristol, which eventually took place in 1920. Sir George White later noted that they acquired the Mercury design and seven engines, all the assets of Cosmos, along with Fedden and his design team, for just £15,000. Even then most sources suggest they only did so after being persuaded to do so by the Air Ministry, which is perhaps not surprising given the fragile economy of the era. Bristol soon found a role for the larger design, which entered production at Bristol's new engine plant in Filton as the Bristol Jupiter. The Jupiter became a commercial success and was widely used around the world, resulting in Fedden becoming one of the most highly paid engineers in Europe. After Jimmy Ellor's pioneering work at the RAE on turbosuperchargers, the Jupiter was experimentally adapted with a turbo to become the first "Orion" design, although this saw little use. By the late 1920s, the Jupiter design was no longer competitive and Fedden and Butler started work on a pair of new designs. Both would use a supercharger, at that time a new fangled idea, to provide boost even at ground level and thereby deliver similar power as the Jupiter's from a much smaller engine. Re using their earlier name, this design emerged as the Bristol Mercury, while a more powerful design at the same size as the original Jupiter became the Bristol Pegasus.

Разработка двигателей с рукавными клапанами

В 1925 и 1926 годах Гарри Рикардо опубликовал серию основополагающих работ в RAE, в которых утверждал, что система тарельчатых клапанов уже достигла пика своих возможностей, и что любые будущие двигатели должны использовать рукавные клапаны. Федден и Батлер немедленно приступили к разработке такой конструкции, адаптировав Mercury в Bristol Aquila, а Pegasus в Bristol Perseus. Однако оба этих двигателя быстро оказались в нижней части диапазона мощности, поскольку всё более крупные конструкции самолетов требовали всё более мощных двигателей. Для решения этой проблемы обе конструкции были быстро адаптированы к двухрядной схеме, в результате чего появились Bristol Taurus и превосходный Bristol Hercules. Не желая почивать на лаврах, Федден начал адаптировать Hercules к двухрядной 18-цилиндровой конструкции, создав Bristol Centaurus. Taurus находился на вооружении к началу Второй мировой войны в 1939 году, но Hercules всё ещё проходил испытания. Работа над Centaurus была приостановлена до тех пор, пока не были устранены последние проблемы с производством Hercules. Вся линейка рукавных клапанов Bristol получила широкое распространение в течение войны на различных типах самолетов. Они были настолько успешными, что Министерство авиации вынудило неохотно согласившийся Bristol оказать помощь в реализации проекта высокомощного Napier Sabre, который застопорился из-за проблем с его рукавами. С началом полномасштабного производства Hercules в 1941 году Федден вернулся к Centaurus. Производство удалось начать в 1942 году, но в то время было мало самолетов, которые можно было бы адаптировать к двигателю мощностью 2500 л.с. Более новые конструкции, предназначенные для двигателей такого размера, появились к концу войны, в частности, некоторые версии Hawker Tempest, заменившие Sabre в этой конструкции. Даже когда Centaurus начал поступать в производство, Федден начал рассматривать необходимость в ещё более крупной конструкции. В то время он предлагал её для очень больших бомбардировщиков и патрульных самолетов большой дальности, но на протяжении всей разработки, начиная с конца 1941 года, он заявлял, что конечной целью является рынок трансатлантических авиалиний. Это привело к концепции Orion, первоначально представлявшей собой увеличенный Centaurus мощностью около 4000 л.с. Также рассматривалась четырехрядная конструкция с 28 цилиндрами, но над этой моделью велось мало работ. За вклад в создание одних из самых успешных авиационных двигателей эпохи Федден был посвящён в рыцари в 1942 году.

In 1925 and 1926, Harry Ricardo wrote a series of seminal papers at the RAE claiming that the poppet valve system was already operating at its peak capability, and that any future engines would have to use sleeve valves instead. Fedden and Butler immediately turned to such a design, adapting the Mercury to become the Bristol Aquila, and the Pegasus as the Bristol Perseus. However, both of these engines quickly found themselves at the "low end" of the power spectrum as ever larger aircraft designs demanded ever larger engines to power them. To solve this problem, the two designs were quickly adapted to two row configurations, resulting in the Bristol Taurus and the superb Bristol Hercules. Not one to rest on his laurels, Fedden then started adapting the Hercules into a two row 18 cylinder design as the Bristol Centaurus. The Taurus was in service when World War II started in 1939, but the Hercules was still in testing. Work on the Centaurus was suspended while the final problems with Hercules production were worked out. The entire Bristol sleeve valve range would see widespread service throughout the war on a wide variety of designs. They were so successful that the Air Ministry forced a reluctant Bristol to help with the high power Napier Sabre project that had bogged down due to problems with their sleeves. With Hercules production in full swing in 1941, Fedden returned to the Centaurus. Production was able to start in 1942, but at the time there were few aircraft that could be adapted to a 2,500 hp engine. Newer designs intended to mount engines of this size appeared near the end of the war, notably certain versions of the Hawker Tempest, taking over from the Sabre in that design. Even as the Centaurus was beginning to enter production, Fedden began considering the need for an even larger design. At the time he pitched this for very large, long range bombers and patrol aircraft, but he stated throughout development from late 1941 that the ultimate goal was the transatlantic airline market. This led to the Orion concept, originally an enlarged Centaurus of about 4,000 hp. They also considered a four row design with 28 cylinders, but little work on that model was carried out. For his role in creating some of the most successful aircraft engines of the era, Fedden was knighted in 1942.

Позднее и после войны

Стресс, вызванный потребностями военного производства, сказался на Леонарде Батлере, который покинул компанию, чтобы восстановиться. Хотя Федден создал целую серию чрезвычайно успешных двигателей для Bristol, он постоянно конфликтовал с руководством из-за приоритетов финансирования. Без влияния Батлера, похоже, Федден "дошел до предела", и вскоре после посвящения в рыцари он покинул Bristol, чтобы занять различные должности в правительстве. На протяжении большей части оставшейся войны он вместе с другим сотрудником Bristol, Иэном Дунканом, путешествовал по Соединенным Штатам, изучая американские методы организации производственных линий с целью улучшения собственных. В 1945 году Федден возглавил миссию Министерства авиационной промышленности (MAP) для изучения немецкого опыта и исследований в области авиастроения. В ходе этой миссии, получившей название "Миссия Феддена", он посетил производственный центр ракет V-2 и трудовые лагеря в Нордхаузене. Он опубликовал несколько статей о немецких конструкциях двигателей и производственных концепциях, и пришел к выводу, что немецкие двигатели уступали британским по конструкции наддувника и удельной мощности, хотя их системы впрыска топлива и органы управления одним рычагом были превосходными. По возвращении Федден вместе с Дунканом основал в 1945 году компанию Roy Fedden Ltd. Компания получила шестьдесят автомобилей Volkswagen Type 1 от майора Ивана Хирста, но не смогла их продать из-за антигерманских настроений в послевоенное время и сложной экономической ситуации. Первым продуктом компании, Fedden O 325, стал компактный шестицилиндровый оппозитный двигатель с рукавными клапанами и системой впрыска топлива, предназначенный для вертолетов или для установки крылатых элементов в самолетах. Он превосходил по своим техническим характеристикам любые четырех- или шестицилиндровые оппозитные двигатели, производимые в США, и рассматривался для использования в американском самолете Ercoupe. Разработка двигателя не продвинулась дальше стадии проектирования, поскольку компания "Roy Fedden Limited" была ликвидирована в июне 1947 года. Затем Федден переключился на разработку нового турбовинтового двигателя Cotswold, который предполагалось устанавливать в крыльях самолетов в конфигурациях тянущего или толкающего винта. Этот источник может быть неточным, поскольку, как показывает Гунстон, существует три различных схемы, все с тянущей установкой винта. Двигатель Cotswold не продвинулся дальше стадии проектирования. В конечном итоге они решили разработать собственный автомобиль с трехцилиндровым радиальным двигателем с воздушным охлаждением, но обнаружили, что он подвержен вибрациям и перегреву, а также имел тенденцию к заносу при резких поворотах. Началась работа над новой рамой, но остальные инженеры компании потеряли интерес и ушли, и вскоре компания была распущена. После этого Федден некоторое время работал консультантом у Джорджа Даути, но вскоре вышел на пенсию и посвятил себя преподаванию в Колледже авиации Кранфилдского университета. Федден был бездетным. Иногда его ошибочно называют отцом известной британской художницы Мэри Федден. Он был её дядей.

The stress of wartime production needs had taken its toll on Leonard Butler, who left the company to recuperate. Although Fedden had created a long line of hugely successful engines for Bristol, he had fought constantly with management over funding priorities. Without Butler's influence it seems Fedden "had enough", and shortly after being knighted, he left Bristol to take up a variety of positions within the Government. For much of the remainder of the war, he travelled in the United States with another Bristol employee, Ian Duncan, to study US production line techniques to improve their own. In 1945 Fedden led a Ministry of Aircraft Production (MAP) mission to examine German aeronautical expertise and research. In the course of this, known as the "Fedden Mission", he visited the V 2 production centre and labour camps at Nordhausen. He wrote several articles on German engine design and production concepts, and concluded generally that the German engines were lacking in supercharger design and power per volume compared to British types, although their fuel injection systems and single lever controls were excellent. On his return Fedden, together with Duncan, set up Roy Fedden Ltd. in 1945. The company was provided sixty Volkswagen Type 1s by Major Ivan Hirst but was unable to sell any in the anti German postwar climate and difficult economic conditions. The company's first product, the Fedden O 325, was a small horizontally opposed fuel injected six cylinder sleeve valve aeroengine intended for helicopters or for submerged wing installation in aircraft. It was technically superior to any flat four or six produced in the U. S. and was being considered for the American Ercoupe. The engine did not progress beyond development as "Roy Fedden Limited" went into liquidation in June 1947. Fedden then turned to a new turboprop design, the Cotswold, meant to be installed within the wings of aircraft in either tractor or pusher configuration, This source may be misleading as Gunston shows three different schemes, all tractor nacelle installations. The Cotswold engine did not progress beyond the design stage. Finally they decided to design their own car, powered by a three cylinder air cooled radial, but they found it had vibration and overheating problems and tended to skid badly when being cornered hard. Work started on a replacement chassis, but the rest of the company's engineers lost interest and left, and soon the company had to be dissolved. After this, Fedden worked for a time consulting with George Dowty, but soon retired and spent his time teaching at the College of Aeronautics at Cranfield University. Fedden was childless. He has sometimes been mistakenly described as the father of a prominent British artist, Mary Fedden. He was her uncle.