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Griffon和Crecy的保持马力不变情况下的缩小计划

2020-10-19 15:53 作者:徐祺七  | 我要投稿


1946年初英国放弃了对二冲程航空活塞发动机的发展,Crecy计划结束,Derby方面也对这种发动机失去了兴趣,不过在Hucknall有一个自找麻烦的工程师Stewart Stewart Tresilian,他自1920s就开始从事发动机的开发工作,参与了著名的施耐德杯R发动机的设计。曾在Lagonda汽车公司与Tresilian共事的Frank Stark谈到他时给出了高度评价:“Tresilian 可能是整个欧洲最好的活塞发动机设计师,甚至可能是全世界最好的。”

Tresilian后来回到了罗罗,在Hucknall参与了一个设计项目部门的小团队,他在活塞发动机.上是一个天才,而且很早就认为二冲程发动机中蕴藏着许多未经开发的潜力,在战争期间,他又担任了USAAF的技术联络员,并在此期间设计了一款“无需外部散热器的液冷星型发动机”,可见其人设计的别具一格,Hucknall正是他发挥作用的地方,他的身边围绕着这个世界上最富有经验的设计团队。

Tresilian自然很有兴趣了解Ricardo设计师在开发两冲程Crecy发动机上的努力,在经过研究后,Tresilian认为Crecy发动机的基本机械设计没有问题,但是他联想到了发动机尺寸和运行方式上是否能有更进一步的突破,Tresilian在 1948年提交了一份数据十分惊人的报告,里面就是他在这方面的研究成果。

Tresilian相信不需要太标新立异从根本.上修改现有发动机的设计,就可以实现发动机最大限度的小型化,不仅在尺寸和重量方面,也能有效改善发动机的油耗问题,较低的油耗可以让发动机在与喷气式发动机竞争市场的时候发挥最大的优势,Tresilian考 虑了四冲程和两冲程的1 6缸X型发动机设计,并将预估中的发动机与狮鹫活塞发动机( Griffon )和AP25 Tweed涡桨发动机相比较,Tresilian将自己的设计预估的马力设定为2500hp,与狮鹫发动机的马力持平,从而尝试在不缩减马力的情况下尽量缩减发动机的尺寸。

众所周知在活塞发动机中,缩减气缸尺寸同时保持发动机相同的BMEP和活塞速度,可以增加发动机的升功率。如果只是单单将活塞发动机的气缸缩小一半会降低发动机约37%的马力,这同样也是降低了的活塞面积的百分比,但同时升功率会提高约25%,这是因为较小的发动机往往能更快的运转。

Tresilian以狮鹫发动机为基础,描述了- -系列措施在如何缩减发动机体积的同时仍然保持2500马力:

基准: Griffon发动机是一款12缸排量36.7升的发动机,总活塞面积340平方英寸,活塞速度3000fpm

1.使用Triptane (三甲基丁烷)燃料可以在保持功率表的情况下缩减约25%的活塞面积和气[ ]面积,这样可以将狮鹫的排量缩减到23.4升

2更换为1 6缸,这样可以减少发动机的重量和长度,改善曲轴运行的动态,活塞面积保持的情况下冲程减小,这样可以减少发动机的排量到20.3升

3. 增加活塞速度,通过增加33%的活塞速度,再进一 步减小活塞面积的25%,保持与原先相同的空气流量和功率,这台发动机的排量可以缩减到13.2升

4.降低发动机的缸径/行程比, 从1.1降低到0.85.

这样就能打造出一款缸径3.9英寸,活塞行程3.3英寸,活塞总面积192平方英寸,活塞速度4000fpm,发动机转速7250rpm的发动机,而这款发动机仍然能保持2500hp的马力,但总排量降低到了10.3升,他的空气流量和狮鹫发动机相同,但总活塞面积和气缸长度仅有狮鹫发动机的75%和45%,由于采用了原装的狮鹫发动机的增压器,整个发动机的直径也就只有增压器的宽度,BMEP则达到了437磅/平方英寸。


Tresilian接下来将这些原理运用到了Crecy身上,但与Griffon不同,Crecy使用的是套筒阀而不是提升阀,这样需要在以。上措施里做出进--步的改进。


Tresilian认为对2500hp来说Crecy的进气口有些太大了,因而缩减了22%到9平方英寸,排气口也减少了15%,因此当进气压为25lb时,空气流量为6.75lb/sec。与上述的改进相结合,套筒阀增加了发动机活塞行程的45%,正时周期也略有延长,Tresilian 随后砍掉了Crecy的气缸尺寸,缸径/行程比从1.3降低到了0.75,这样的1 6缸发动机气缸仅为3.9英寸x2.9英寸,排量9升,作为对比12缸版本的Crecy发动机气缸为5.1x6.5英寸,排量为26升。改进后的CrecyBMEP达到了263psi,升功率则达到了277hp。


小气缸的压缩比为8:1,再加上25%的多的扫气和分层进气,可以为涡轮增压器提供1100K的排气温度,为了保持2500马力,小Crecy发动机的转速将达到6800rpm,活塞速度3300fpm,前面安装的原版狮鹫二级增压( 26英寸直径)和后面的废气涡轮机让他看起来像一个喷气发动机,发动机的油耗则比普通四冲程发动机低了15%到35%,重量则只有约700磅,如果以一个完整的QEC舱则重量仅有2150磅,节约了约43%的重量,0.37lb/hp/hr的油耗则使它的比普通四冲程发动机好了26%,比Tweed涡桨发动机好了36%,粗略计算一下,如果DC-4M安装了这种发动机,它的航程将从3750英里提升到4750英里。



Tresilian还认为,如果继续细化改进,发动机的排量能缩减到区区7.8升的同时仍然保持2500hp级别的功率。如果将这一设计放大到24缸X型布置,活塞采用狮鹫的缸径,行程3. 6英寸,4600rpm的发动机转速,35磅的进气压,排量39升(仅比狮鹫发动机大了2升),动力达到了不可思议的81 00hp,而同时期的Avon喷气发动机也仅能在500mph下提供约等于8500hp的推力。


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