Битва за скорость. Великая война авиамоторов - Валерий Августинович

Первый девятицилиндровый (114x140) авиамотор воздушного охлаждения большой тогда мощности (220 л.с.) фирмы «Райт» — «Wright Whirlwind J-5» (создан при участии известного британского конструктора моторов воздушного охлаждения Samuel Heron, или, в русской транскрипции, Самюэля Герона) появился в 1925-м. Помогло этому и приобретение английских патентов. Линдберг в 1927 г. совершил свой знаменитый перелет через Атлантику (Нью-Йорк — Париж) на самолете «Spirit of St. Louis» («Дух Сан-Луи»), оснащенном этим мотором. После этого авиамоторы воздушного охлаждения завоевали всемирный авторитет — была подтверждена их надежность при лучших весовых характеристиках. Эта надежность была обеспечена кропотливой работой над охлаждением цилиндров и выпускного клапана, имеющего температуру до 300° Цельсия.

История другой знаменитой фирмы «Пратт-Уитни», конкурента «Райт» связана с именем Рентшлера. Фредерик Рентшлер, выпускник Принстонского университета (1909 г.) с большими семейными связями в финансовых кругах, во время Первой мировой войны ставший лейтенантом, занимался приемкой авиамоторов на заводе, т. е. был военпредом. После окончания войны он думал вернуться в семейный бизнес: отец не одобрял его занятие авиацией, говоря: «Авиация — это чертовски дурацкий бизнес, только для спортсменов» (Sullivan, р. 2). Однако он «заболел» авиацией и после войны в 1919 г. пришел на фирму «Райт» и проработал на ней пять лет. Именно здесь он и создал уникальный конструкторский коллектив. К этому времени он уже дозрел до того, что ему захотелось создать самостоятельную компанию. Но для этого нужна была рыночная ниша для авиамоторов. И тут как раз началось строительство авианосцев, вернее, переделка двух тяжелых крейсеров «Саратога» и «Лексингтон» в авианосцы. А для них потребовалось 200 самолетов и соответственно легких мощных моторов. Рентшлер обещал адмиралу Моффету, начальнику авиации ВМФ, создать легкий мотор воздушного охлаждения мощностью 400 л с. Тот поддержал идею, но федеральных денег на разработку опытного образца не было. Тут-то и помогли семейные и дружеские связи: некоторая сумма свободных денег на этот проект нашлась и была вложена в предприятие («венчур») на базе станкостроительной фирмы «Pratt & Whittney» в Хартфорде (штат Коннектикут). Основатели базовой фирмы (1860 г.) Фрэнсис Пратт и Амос Уитни начинали как механики на заводе Кольта по производству оружия — пистолетов «кольт» — в Хартфорде. В этом смысле Коннектикут был идеальным местом для новой машиностроительной компании, готовящейся производить продукцию с повышенными требованиями к точности изготовления, т. е. такие прецизионные изделия, как авиамоторы. С квалифицированными кадрами там все было в порядке. Нужны были только деньги, оборудование и помещение. Деньги нашлись, подыскали и помещение — старый автомобильный завод, использовавшийся как склад для сигарного табака.

И вот в 1925 г. Рентшлер, как бы сейчас сказали, главный конструктор, покидает фирму «Райт» вместе с группой конструкторов (и конструкторским заделом), включая талантливого конструктора и экспериментатора Джорджа Мида (George J. Mead). В этом же 1925 г. им регистрируется новая фирма «Пратт-Уитни Эйркрафт». Несмотря на присутствие в названии фирмы слова «самолет» («Эйркрафт»), эта фирма проектированием самолетов никогда не занималась. Еще до полного оборудования новой фирмы конструкторы приступили к разработке нового мотора в… гараже, как это часто бывало в те времена фазы «А» инновационной волны.

Первый девятицилиндровый (146x146) мотор PW Wasp «Оса» (425 л.с.) был создан уже в 1926 г. Он действительно оказался самым легким мотором того времени, как и обещал Рентшлер: отношение мощности к весу мотора составило 1,45. Позже на основе удачного опыта создания «Осы» появляются и другие «осы» «Пратт-Уитни»: Twin Wasp «Оса сдвоенная» и Double Wasp «Оса удвоенная». Между тем начинается конкуренция между «Пратт-Уитни» и «Райт», последняя в начале 1930-х объединяется с фирмой «Кертис». В результате острой борьбы к середине 1930-х доминировать стала фирма «Кертис-Райт» благодаря установке ее мотора воздушного охлаждения «Циклон» разработки 1933 г. на массовый транспортный самолет фирмы «Дуглас ДС-1» (Douglas Commercial), а позже и на самый знаменитый самолет «всех времен и народов» ДС-3, или, по военной классификации, С-47, или его отечественный аналог Ли-2.

Уже после Второй мировой войны, в 1950-е гг. в этой конкурентной борьбе победила «Пратт-Уитни», вовремя перестроившись на проектирование и производство газотурбинных двигателей. А «следы» конкурирующих фирм «Райт» и «Пратт-Уитни» проявились в виде лицензионного производства в СССР (мотор Райт «Циклон» — Швецов АШ-62) и в Германии (моторы PWWasp «Оса» и Hornet «Шершень» — BMW. 132). «Квадратное» соотношение диаметра и хода поршня в двигателе BMW. 801 ведет свое происхождение именно от «Пратт-Уитни». В войну глубокие двухрядные модификации (АШ-82ФН и BMW 801D) этих однорядных лицензионных моторов встретились в бою на самолетах Лa-5 и «Фокке-Вульф-190».

В 1920-е гг. английское правительство не поддержало разработку отечественных «тысячников»-динозавров, а здраво рассудив (что говорит о хорошей компетентности правительственных экспертов по авиации), заказало фирме «Роллс-Ройс» разработку аналога американского D-12 с добавлением нагнетателя. Первоначально мотор был без нагнетателя: собственной школы разработки нагнетателей на «Роллс-Ройсе» не было. Пригласили Эллора (J.E.EIIor) из госкомпании «Королевский авиационный завод» R.A.F., занимавшегося нагнетателями с 1915 г., который и разработал односторонний нагнетатель с механическим приводом. Вообще первый нагнетатель для наддува цилиндров появился в эксплуатации на моторе R.A.F.8, двухрядной звезде воздушного охлаждения. Работы по турбинному приводу нагнетателей велись в Великобритании с 1918 до 1925 г., пока решением правительства эти работы не были прекращены из-за отсутствия жаропрочных материалов. Правда, был разработан уникальный опытный роллс-ройсовский «Кондор-5» с двухступенчатым турбонаддувом.

Так, по заказу правительства в качестве английского аналога D-12 появился Kestrel («Пустельга») V-12 мощностью 460–760 л.с., который строился в большом количестве и ставился на разные типы самолетов (истребители, бомбардировщики, летающие лодки, транспортные, учебно-тренировочные). Этот, т. е. по сути американский, мотор создал основу для семейства современных поршневых моторов «Роллс-Ройс». Развитие технологии снизило зависимость мощности мотора от его массы: появились новые материалы, надежно работающая схема с наддувом, новые конструктивные решения. Примером внедрения новых технологий является специально спроектированный мотор «R» («рекордный») на базе 925-сильного мотора Buzzurd (тоже птица-хищник «Канюк»), увеличенного мотора Kestrel для уже упоминавшихся авиационных гонок (морской авиации) на приз Жака Шнейдера, проводившихся ежегодно, начиная с 1913 г. Эти престижные соревнования, проводившиеся в Монако, были аналогом автомобильных гонок. Гонки преследовали и вполне конкретную цель отработки авиационных инноваций. Как известно, будущие успехи в аэродинамике английского истребителя «Спитфайр» были обусловлены работой конструктора фирмы «Супермарин» Митчела над самолетами для этих гонок.

Для мотора «R» с повышенным (до 3300 об/мин) числом оборотов, имеющего двухступенчатый нагнетатель, были разработаны натриевая система охлаждения клапанов, антидетонационные присадки в топливо. (Автор помнит, как в детстве мы забавлялись поджиганием водорода, получаемого из натрия расковыренных клапанов посредством опускания их в лужи — факел получался отменный, а клапанов этих валялось много на послевоенных свалках авиационной техники.) Именно с этим мотором мощностью 2600 л.с. Великобритания выиграла в 1931 г. гонки на приз Шнейдера. В конце концов на базе этих разработок появился и ставший знаменитым Merlin («Кречет»). Успехи фирмы «Роллс-Ройс» стали возможными в том числе и в результате приглашения на работу ведущих специалистов из других моторных фирм: конструктора нэпировского «Льва» Роуледжа (A.J. Rowledge перешел на «Роллс-Ройс» в 1928 г.) из «Нэпир и сын» (D.Napier & Son), а также специалиста по нагнетателям Эллора из R.A.F.