Введение

Британский поршневой авиационный двигатель 1940-х годов Rolls Royce Crecy был британским экспериментальным двухтактным, 90-градусным, V12, жидкостноохлаждаемым авиамотором объемом 1593,4 куб. дюйма (26,11 л), оснащенным рукавными клапанами и непосредственным впрыском топлива. Изначально разработанный для высокоскоростного перехватчика, предназначенного для кратковременного ускорения, Crecy впоследствии рассматривался как экономичный двигатель для высотных и дальних полетов. Разработанный в период с 1941 по 1946 год, он являлся одним из самых передовых двухтактных авиационных двигателей, когда-либо созданных. Двигатель не был испытан в полете, и проект был отменен в декабре 1945 года из-за прогресса в разработке реактивных двигателей. Название двигатель получил в честь битвы при Креси, поскольку Rolls Royce выбрал сражения в качестве темы для наименований своих двухтактных авиационных двигателей. Rolls Royce больше не разрабатывал двигатели подобного типа.

Происхождение

Сэр Генри Тизард, председатель Комитета по аэронавтическим исследованиям (ARC), был сторонником высокомощного "спринтового" двигателя для истребителей и предвидел необходимость в таком двигателе еще в 1935 году, когда нарастала угроза со стороны германской авиации. Предполагается, что Тизард повлиял на своего личного друга Гарри Рикардо, чтобы тот разработал то, что впоследствии стало двигателем Crecy. Идея была официально обсуждена впервые на заседании подкомитета по двигателям в декабре 1935 года. "Председатель отметил, что если Министерство авиации захочет разработать тип "спринтового" двигателя для обороны страны, то встанет вопрос о том, насколько можно пренебречь расходом топлива. Мистер Рикардо поднял этот вопрос в недавней беседе, спросив, допустим ли высокий расход топлива при определенных обстоятельствах, поскольку в таком случае исследование возможностей двухтактного бензинового двигателя представлялось бы перспективным." |Генри Тизард| Rolls Royce Crecy

Опыт, полученный в период с 1927 по 1930 год при использовании двух переоборудованных двигателей Rolls Royce Kestrel по контракту с Министерством авиации, подтвердил целесообразность дальнейших исследований двухтактной конструкции с рукавными клапанами. Оба этих двигателя первоначально были переоборудованы для работы на дизельном топливе с рукавными клапанами, при этом отмечалось снижение мощности по сравнению с исходной конструкцией и увеличение числа механических отказов. Однако один из переоборудованных Kestrel впоследствии был успешно использован капитаном Джорджем Эйстоном в автомобиле для установления рекорда скорости на суше под названием "Скорость ветра". Второй двигатель был дополнительно переоборудован на впрыск бензина, что дало заметное увеличение мощности по сравнению со стандартным Kestrel. Разработка одноцилиндрового двигателя началась в 1937 году под руководством инженера проекта Гарри Вуда с использованием опытного образца, разработанного Рикардо. Изначально Crecy задумывался как двигатель с компрессионным зажиганием, и Rolls Royce ранее переоборудовал двигатель Kestrel для работы на дизельном топливе. К моменту начала разработки самого Crecy совместно с компанией Ricardo, Министерство авиации приняло решение вернуться к более традиционной схеме зажигания от искры, хотя и сохранило систему впрыска топлива.

Техническое описание

Крейси был описан как один из самых передовых двухтактных авиационных двигателей, когда-либо созданных. Первый полноценный двигатель V12 был построен в 1941 году, разработанный командой под руководством Гарри Вуда, а главным конструктором был Эдди Гасс. Диаметр цилиндра составлял 5,1 дюйма (129,5 мм), ход поршня – 6,5 дюйма (165,1 мм), степень сжатия – 7:1, а вес – 1900 фунтов (862 кг). Угол опережения зажигания составлял 30 градусов до верхней мертвой точки (BTDC), а типичным был наддув компрессором в 15 фунтов на квадратный дюйм (100 кПа). При стендовых испытаниях он демонстрировал [показатели мощности], но возникали проблемы с вибрацией и охлаждением поршней и гильз цилиндров. Тяга, создаваемая исключительно громким двухтактным выхлопом, оценивалась как эквивалентная увеличению мощности на винте на 30% сверх номинальной мощности двигателя. Мощность двигателя сама по себе была интересной, но дополнительная выхлопная тяга на высоких скоростях могла бы сделать его полезным временным решением между двигателями, такими как Rolls Royce Merlin, и перспективными реактивными двигателями. Серийные номера были четными, поскольку в Rolls Royce практиковалось присвоение четных номеров двигателям, вращающимся по часовой стрелке при взгляде спереди.

Клапанные клапаны

Поршневые рукавные клапаны были открытыми с торца, а не герметично закрывали "мусорную головку". Открытый конец открывал выпускные окна в верхней части цилиндра в нижней точке хода рукава, оставляя окна, прорезанные в рукаве, предназначенными только для подачи свежего заряда. Ход рукавов составлял 30% от хода поршня, равного 1,950 дюйма (49,5 мм), и они работали с опережением на 15 градусов относительно коленчатого вала.

Турбина сверхнагрузки и выхлопная турбина

Сверхнаддув использовался для принудительной подачи заряда в цилиндр, а не для компрессии картера, как в большинстве двухтактных двигателей. Это позволило использовать обычную систему смазки, вместо системы с полным расходом, применяемой во многих двухтактных двигателях. Использовался стратифицированный заряд: топливо впрыскивалось в расширение камеры сгорания, напоминающее колбу, где две свечи зажигания воспламеняли богатую смесь. Рабочие соотношения воздух-топливо от 15:1 до 23:1 позволяли регулировать мощность в диапазоне от максимальной до 60%. Богатая смесь вблизи свечей зажигания снижала детонацию, что позволяло использовать более высокую степень сжатия или больший нагнетатель. Для достижения режима холостого хода также применялось дросселирование нагнетателя. Дроссельные заслонки нагнетателя были нового вихревого типа, изменяя эффективный угол атаки лопастей рабочего колеса от 60 до 30 градусов. Это снижало мощность, необходимую для привода нагнетателя в дросселированном состоянии, и, следовательно, расход топлива на крейсерской мощности. В ходе дальнейших испытаний использовалась выхлопная турбина, представлявшая собой уменьшенную вдвое версию турбореактивного двигателя Whittle W.1 – первого британского реактивного двигателя, поднявшегося в воздух. В отличие от обычного турбокомпрессора, турбина была соединена с приводным валом навесного оборудования двигателя и функционировала как устройство рекуперации энергии. Предполагалось, что использование турбины снизит расход топлива, что позволит использовать двигатель на более крупных транспортных самолетах. Это было подтверждено в ходе испытаний, однако были зафиксированы отказы из-за сильного перегрева и поломок приводного вала.

Отмена

Прогресс в разработке реактивных двигателей опередил развитие двигателя "Крейси" и устранил необходимость в нем. В результате работы над проектом были прекращены в декабре 1945 года, когда было построено всего шесть законченных образцов, однако в ходе проекта было собрано еще восемь V-образных двигателей. "Крейси" с серийным номером 10 достиг мощности 21 декабря 1944 года, что, после учета включения выхлопной турбины, соответствовало бы последующим испытаниям отдельных цилиндров двигателя Ricardo E65, показавшим эквивалентную мощность для полного двигателя. К июню 1945 года на двигателях V12 было отработано в общей сложности 1060 часов, а на V-образных – проведено 8600 часов испытаний. Судьба шести двигателей "Крейси" остается неизвестной. "Крейси" оказался уникальной разработкой, и Rolls-Royce больше не создавал других двухтактных авиационных двигателей, поскольку вся концепция передовых поршневых двигателей в то время была вытеснена появлением практичного реактивного двигателя.

Приложения (проектируемые)

Летом 1941 года Supermarine Spitfire Mk II P7674 был доставлен в Хакналл и оснащен макетом Crecy для разработки чертежей обтекателя и деталей систем. Планировалось, что первый серийный Spitfire Mk III будет доставлен в Хакналл в начале 1942 года для установки летного образца Crecy, но этого не произошло. Отчет Королевского авиационного заведения (No. E.3932) от марта 1942 года оценил характеристики Spitfire с двигателем Crecy и сравнил их с вариантом, оснащенным двигателем Griffon 61. В отчете указывалось, что максимальная мощность Crecy была бы чрезмерной для конструкции Spitfire, но сниженная версия обеспечила бы значительное увеличение производительности по сравнению с истребителем Griffon. Исследования, проведенные на de Havilland Mosquito, также выявили сложные проблемы, связанные с установкой Crecy. В 1942 году Rolls Royce Hucknall получил североамериканский P-51 Mustang для испытаний по установке двигателя. Это послужило стимулом для серии исследований версии Crecy, и Mustang оказался более подходящей платформой, чем Spitfire. Однако эти исследования не были продолжены. По мере приближения возможности создания работоспособного двигателя, 28 марта 1943 года Hawker Henley L3385 был доставлен в Хакналл для установки Crecy. Однако двигатель так и не был предоставлен, и самолет оставался в Хакналле до момента его утилизации 11 сентября 1945 года. Начиная с 1943 года рассматривался ряд послевоенных транспортных проектов, использующих уникальные характеристики Crecy для наземного, морского и воздушного применения. Ни один из них не вышел за рамки стадии проектирования.