Rolls-Royce Merlin

Rolls-Royce Merlin
Производитель:	Rolls-Royce Limited
Годы производства:	1933 год - 1950 год
Тип:	четырехтактный V-образный двенадцатицилиндровый жидкостного охлаждения
Технические характеристики
Объём:	27 л
Мощность:	1 290 л.с. (962 кВт) при 3 000 об/мин на взлётном режиме
Удельная мощность:	35,6 кВт/л (47,8 л.с./л)
Ход поршня:	152,4 мм
Количество цилиндров:	12
Диаметр цилиндров:	137,16 мм
Клапаны:	Два впускных и два выпускных клапана на цилиндр
Компрессор:	двухступенчатый двухскоростной, с промежуточным охлаждением между второй ступенью нагнетателя и двигателем
Тип топлива:	бензин с октановым числом 100
Система смазки:	Сухой (англ.)русск. картер с одним масляным насосом
Система охлаждения:	жидкостная под давлением, теплоноситель — смесь 70 % воды и 30 % этиленгликоля. Система охлаждения турбонаддува независима от системы охлаждения двигателя
Расход топлива:	177 л/ч — 400 л/ч
Удельная мощность по весу:	1,58 кВт/кг (2,12 л.с./кг) при максимальной мощности
Размеры
Длина:	2 253 мм
Ширина:	781 мм
Высота:	1 016 мм
Сухой вес:	744 кг

Роллс-Ройс Мерлин (англ. Rolls-Royce Merlin) — семейство двенадцатицилиндровых V-образных авиационных поршневых двигателей спроектированных компанией Rolls-Royce Limited. Один из самых массовых авиационных двигателей, всего компанией Rolls-Royce Limited и по лицензии выпущено почти 150 000 штук. Применялся на Avro Lancaster, De Havilland Mosquito, Supermarine Spitfire, Hawker Hurricane, North American P-51 Mustang и многих других самолётах периода Второй мировой войны. Первоначально имел обозначение PV-12, затем в соответствии с традиционной системой наименования авиационных двигателей Роллс-Ройс по названиям хищных птиц получил имя Merlin — английское название дербника.

Разработка

В начале 1930-х годов компания Роллс-Ройс разрабатывала два типа новых авиационных двигателей: Перегрин (англ.)русск. мощностью 700 л.с (500 кВт) — дальнейшее развитие выпускаемого массово двигателя Кестрел (англ.)русск. и Х-образный Валчер (англ.)русск. мощностью 1 700 л.с. (1 300 кВт), состоявший из четырёх блоков цилиндров двигателя Кестрел, работающих на один коленчатый вал. Для заполнения разрыва по мощности в линейке производимых двигателей, компания приступила к разработке нового авиационного двигателя мощностью 1100 л.с (830 кВт). Новый двигатель разрабатывался по частной инициативе компании, без привлечения государственных средств. Это было отражено в обозначении, которое получил новый двигатель — PV-12 (иногда встречается это же обозначение с римскими цифрами PV-XII). Буквы PV означали Private Venture — частное предприятие. Первый запуск нового мотора произошёл 15 октября 1933 года, первый полёт двигатель, установленный на Хокер Харт совершил 21 февраля 1935 года. Двигатель имел модную в то время испарительную систему охлаждения, которая, однако, оказалась ненадёжной, и с началом поставок этиленгликоля из США была заменена на жидкостную.

В 1935 году Министерство Авиации выпустило спецификацию F10/35 на новый скоростной истребитель, способный развивать более 300 миль/час (480 км/ч). Этому требованию удовлетворяли два самолёта, так же разрабатываемых в это время по частной инициативе компаниями Супермарин и Хокер (англ.)русск. — Спитфайр и Харрикейн. Оба этих проекта строились вокруг нового доступного двигателя. В 1936 году были заключены контракты на поставку этих новых самолетов армии и, соответственно, работы по PV-12 приобрели особую важность и получили государственную поддержку. В соответствии с традицией обозначения поршневых авиационных двигателей Роллс-Ройс названиями хищних птиц, PV-12 получил имя Мерлин по английскому названию дербника (лат. Falco columbarius) — самого маленького сокола в северном полушарии.

Компания Rolls-Royce развивала два проекта двигателей перед Второй Мировой Войной, которые входили в линейку компании. Это Перегрин мощностью 700 л.с., который представлял собой улучшенную и форсированную схема типа Кестрел и 42 л. Валчер мощностью 1700 л.с. состоявший из четырёх блоков цилиндров размера Кестрел вокруг одной оси по схеме Х-24 (24 цилиндра, а Х то как они располагаются вокруг оси). Этот двигатель использовался на больших самолетах типа Avro Manshester.

Хотя дизайн Перегрина был вполне удовлетворительный, он так никогда и не дозрел, т.к. Rolls-Royce в первую очередь всегда занималась улучшениями Мерлина. В результате Перегрин был использован лишь на двух самолетах времен Второй Мировой Войны: Westland Whirlwind, Gloster F9/37. Вултур же позволял летать Hawker Tornado и Avro Manshester, но оказался ненадежным в эксплуатации. Поэтому когда Мерлин стал выпускаться и с большей мощности (сравнимой с Вултуром), то и проект Вултур и проект Перегрин были остановлены. Это произошло в 1943 году. И в середине 1943 года двигатель Мерлин поддерживал чуть более мощный двигатель Гриффон. Гриффон представлял собой Мерлин с несколькими важными улучшениями и предельной форсировкой.

Развитие

Первоначально и Мерлин не был очень-то надежным двигателем, но в дальнейшем, когда научились решать преследующие двигатели проблемы, он наконец-то стал надежным. В число первоначальных проблем, входили проблемы с рубашкой охлаждения, с передачей моментов на клапаны, также разрушались головки цилиндров, тек охладитель, чрезмерно изнашивался коленвал и его основные подшипники.

Ранние двигатели

Протопип и развиваемые двигатели:

• PV-12 Начальный дизайн с испарительной системой охлаждения. 2 построено, прошёл тестирование типа в июле 1934 года, развивал 740 л.с. на эквивалентной высоте 3700 метров. Первый полет 21 февраля 1935 года.

• Merlin B Два построено, введена система охлаждения на этиленгликоле. Изменена форма головки блока цилиндров (впускные клапаны были до этого под углом 45 к цилиндру). Прошёл тестирование типа в феврале 1935 года, развивал 950 л.с. на эквивалентной высоте 3400 метров.

Мотор Мерлин в разрезе по оси цилиндра

• Merlin C Развитие Merlin B. Изменена форма нижней части двигателя и блок цилиндров получил закрепляемые на болтах три литые детали сложной формы. Первый полет на Hamker Horsley 21 декабря 1935 года, развивал 950 л.с. на высоте 3400 метров.

• Merlin E Подобный Merlin C с мелкими дополнительными изменениями. Прошёл 50 часовой тест для гражданских самолетов в декабре 1935 года, развивал 955 л.с. на режиме долгой работы и 1045 л.с. во взлетном режиме. Провалил военный 100 часовой тест в марте 1936 года. Им оснащался прототип Спитфайера.

• Merlin F Merlin 1 Подобен C и E. Первый полет 16 июля 1936. Этот двигатель первый стал производится серийно. Он также обозначался как Merlin 1. На Merline продолжили изменять головку цилиндров , но это успеха не имело и всего 172 двигателя были выпущены. Самолет Fairey Battle был первым производимым серийно самолетом, что оснащался Merlin 1 и впервые полетел 10 марта 1936 года.

• Merlin G Merlin 2 Именно на Merlin-е 2 отошли от неплоской головки цилиндров и применили систему клапанов (увеличенных конечно) взятых от Кестрела. 400 часов рабочего времени было зафиксировано в тесте двигателя проведенном военными (RAF) в 1937 году. Позже двигатель прошёл и приемочные испытания 22 сентября 1937 года. Это был первый широко поставляемый двигатель мощностью 1030 л.с. в 1938 году. И эти двигатели быстро усовершенствовались.

Производимые двигатели

Merlin 2-й и 3-й серий стал первой основой производимых двигателей. Merlin 3 был первый, что сразу производился с универсальной осью крепящей винт. Это позволяло крепить на ней как пропеллеры фирмы de Navilland так и фирмы Rotor.

Первая версия двигателя в который были внесены изменения в соответствии с опытом эксплуатации и обслуживания, что был у двигателей. был двигатель 20-й серии, который запустили на 100 октановом бензине. Это топливо позволило увеличить давление в двигателе, которое также в свою очередь позволило увеличить мощность центробежного компрессора. Merlin 20-ть впервые использовал 2-х скоростной компрессор произведенный Rolls-Royce, что позволяло двигателю лучше работать на больших высотах (не только этому двигателю). Другое улучшение, позволившее Merlin-у 20-ть и последующим сериям исправно работать с охлаждением в 70 градусов, было использование смеси 70%/30% вода/гликоль, в отличие от 100% гликоля использовавшийся ранее. Это позволило продлить двигателю жизнь и повысить его надежность, избежать тревог связанных с возгоранием этиленгликоля и уменьшило потерю масла, что было проблемой Мерлинов 1-й, 2-й и 3-й серий.

Процесс улучшений продолжился и далее в основном за счет того, что двигатель запускали на топливе со всё большем октановом числом, что повышало мощность двигателя. Фундаментальные изменения были во всех ключевых компонентах двигателя, снова увеличив и жизнь двигателя и его надежность. В конце войны маленький Мерлин мог развивать 1600 л.с. в обычной версии и мощность более 2060 л.с. в Мерлине серии 130/131, которая была специально произведена для самолета de Navilland Hornet. В конце в течение теста проведенного Rolls-Royce в Дерби (Один из заводов где производили Мерлины), Мерлин серии 130 развивал порядка 2600 л.с.

Технические улучшения

Ежекторный выпуск

эжекторный выпуск Merlin-а 55, самолет Spitfire LF.VB, EP120

Нагнетатель/Компрессор

(тут много)

Развитие Карбюраторов

Карбюратор, нагнетатель и охладитель нагнетателя на двигателе Packard V-1650-7 (Merlin 66)

Улучшение топлива

Страница из записей пилотов по Merlin II, III и V (A.P.1590B), позволяющяя использовать давление +12lbs и 100 октановый бензин.

(тут тоже много)

Производство

Дерби

Rolls-Royce фабрика, Nightingale Road, Derby (фотография 2005)

Глазко

Рабочие женщины собирающие блоки цилиндров на Hillington Merlin производственной линии в 1942

Варианты Мерлина

• Merlin II (RM 1S)
• Merlin III (RM 1S)
• Merlin X (RM 1SM)
• Merlin XII (RM 3S)
• Merlin XX (RM 3SM)
• Merlin 32 (RM 5M)
• Merlin 45 (RM 5S)
• Merlin 47 (RM 6S)
• Merlin 50.M (RM 5S)
• Merlin 61 (RM 8SM)
• Merlin 66 (RM 10SM)
• Merlin 76/77 (RM 16SM)
• Merlin 130/131
• Merlin 133/134
• Merlin 266 (RM 10SM)
• Merlin 620

Применение

В хронологическом порядке, первые самолеты на которых Merlin вошёл в жизнь, это были - Farley Battle (лёгкий бомбардировщик), Hawker Hurricane и Supermarine Spitfire. Другие самолеты при упоминании которых сразу вспоминается Merlin - это четырёхдвигательный Avro Lancaster и двухдвигательный de Navilland Mosquito, сам по себе весьма знаменитый самолет второй мировой войны.

• Armstrong Whitworth Whitley
• Avro Athena
• Avro Lancaster
• Avro Lancastrian
• Avro Lincoln
• Avro Manchester III
• Avro Tudor
• Avro York
• Boulton Paul Balliol
• Boulton Paul Defiant
• Bristol Beaufighter
• CAC CA-18 Mark 23 Mustang
• Canadair North Star
• CASA 2.111
• Cierva Air Horse
• de Havilland Mosquito
• de Havilland Hornet
• Fairey Barracuda
• Fairey Battle
• Fairey Fulmar
• Fairey P.4/34
• Fiat G.59
• FMA I.Ae. 30 Ñancú
• Handley Page Halifax
• Handley Page Halton
• Hawker Hart
• Hawker Henley
• Hawker Horsley
• Hawker Hotspur
• Hawker Hurricane и Sea Hurricane
• Hispano Aviación HA-1112
• North American Mustang Mk X
• Miles M.20
• Renard R.38
• Short Sturgeon
• Supermarine Type 322
• Supermarine Seafire
• Supermarine Spitfire
• Vickers F.7/41
• Vickers Wellington
• Vickers Windsor
• Westland Welkin

Технические характеристики (Merlin 61)

Данные из энциклопедии. (В англии издаются энциклопедии как по самолетам, так и по двигателям к ним, тут явно данные из энциклопедии по двигателям)

Основные Характеристики

• Тип - 12-цилиндровый с компрессором, жидкостного охлаждения, 60° угол развала цилиндров, авиационный двигатель внутреннего сгорания .
• Ширина цилиндра - 137 мм
• Ход цилиндра - 152 мм
• Объём цилиндров - 27 литров
• Длина - 225 см
• Ширина - 78 см
• Высота - 102 см
• Сухой вес - 744 кг

Компоненты

• Система клапанов и впуска/выпуска воздуха в двигатель и из него: система в которой клапаны приводятся в движение шатунами, расположенными на головке цилиндров, 2 впускных и 2 выпускных клапана на цилиндр, охлаждаемые натрием выпускные трубы
• нагнетатель: двухскоростной, двухуровневый. Давление в нагнетателе автоматически связывается с положением рычага газа в кабине самолета, воздух охлаждается в межохладителе расположенном между первым и вторым уровнями нагнетателя.
• Топливная система: какой-то сложный карбюратор с автоматическим контролем смеси. Два независимых топливных насоса.
• Тип топлива: 100/130 октановый бензин
• Масляная система: Сухой картер с одним насосом и двумя насосами продувки.
• Охлаждающая система: смесь из 70% воды и 30% этиленгликоля под давлением. Межохладитель нагнетателя имеет собственную систему охлаждения.
• Редуктор: 0.42:1

Собственно производительность двигателя

• Мощность на выходе: 1290 л.с. на 3000 об/мин при взлете
  • 1565 л.с. на 3000 об/мин на эквивалентной высоте 3740 метров
  • 1580 л.с. на 3000 об/мин на эквивалентной высоте 7200 метров

(при разной работе компрессора) Специфическая мощность: 43.6 kW/литр Степень сжатия: 6:1 Потребление топлива: от 177 л/час до 400 л/час Отношение мощности к весу: 1.58 kW/кг в режиме максимальной мощности

Примечания

• подобные двигатели
• Packard V-1650 (англ.)русск.
• Rolls-Royce Griffon (англ.)русск.
• Rolls-Royce Meteor (англ.)русск.
• Rolls-Royce Meteorite (англ.)русск.
• дальнейшее развитие
• Allison V-1710 (англ.)русск.
• Daimler-Benz DB 601
• Junkers Jumo 213 (англ.)русск.
• Klimov VK-107 (англ.)русск.
• Mikulin AM-35 (англ.)русск.
• в общем о мерлине
• List of aircraft engines (англ.)русск.
• List of Rolls-Royce Merlin variants (англ.)русск.
• стоит посмотреть
• Rolls-Royce aircraft piston engines (англ.)русск.
• Rolls-Royce Merlin alternative uses (англ.)русск.
• Women's roles in the World Wars (англ.)русск.