«Авиация и Время» 2015 №5 (149)

Всемирная выставка оставила глубокий след не только в памяти американцев. Безусловно, она оказала сильное влияние на развитие мировой техники и дизайна, в том числе и военной авиации. В самый разгар Выставки американская армия получила финансирование для разработки современных вооружений. В июне 1939 г. часть средств была направлена на создание новых истребителей и авиационных двигателей.

Гипердвигатель

Свежее финансовое вливание в область двигателестроения было как нельзя кстати. В США справедливо считалось, что их моторы для истребителей отстают по характеристикам от двигателей Германии, Франции и Великобритании.

Новый американский мотор разрабатывался с 1932 г. по программе Hyper Engine, объявленной Авиационным корпусом армии США (USAAC). Основной целью программы было создание поршневого двигателя, способного развивать удельную мощность в одну лошадиную силу на один кубический дюйм рабочего объема, что в более привычных единицах измерения примерно соответствует 62,6 л.с./л.

Как видно из таблицы, большинство существовавших в то время моторов не дотягивало и до половины требуемой удельной мощности. Создание новых двигателей с высокими характеристиками было очень сложной задачей, однако определенные предпосылки к успеху у конструкторов все же имелись. В первую очередь это появление новых конструкционных материалов, в частности, легких и прочных алюминиевых сплавов, позволявших существенно снизить массу мотора.

Сравнительные характеристики распространенных поршневых двигателей 1930-х годов

Тип двигателя	Число цилиндров	Объем, см3	Сухая масса, кг	Мощность, л.с.	Удельная мощность, л.с./л	Удельная масса, кг/ л.с.	Самолеты
P&WR-1830	14	30	567	800	26,66	0,708	С-47, TBD Devaststor. Р-35
Wright R1820	9	29,879	499	800	26,77	0,623	P-36 Hawk, Brewster F2A, И-16, Grumman FF-1
Микулин АМ-35	12	46,66	830	1200	25,72	0,691	МиГ-1, МиГ-3, Ил-2
Fiat А.74	14	31,25	565	858	27,46	0,658	Fiat CR.32, Fiat G.50, Macchi С. 200
Allison V-1710	12	28	650	1070	38.21	0.607	P-39. P-40. P-38

Опробование двигателя ХР-54 перед испытательным полетом

Техническое обслуживание ХР-54

Специалисты фирмы «Валти» у самолета ХР-54 после окончания испытательного полета. Авиабаза Мюрок, январь 1943 г. 

Однако обойтись только этим было нельзя, требовалось поднимать и мощность. Для поршневого двигателя мощность пропорциональна произведению крутящего момента на угловую скорость вращения коленвала. Отсюда следует самый очевидный путь ее повышения — увеличение оборотов. Однако на испытаниях мощность двигателей до определенного числа оборотов довольно круто росла, но затем неизбежно начинала падать. Это было обусловлено резким возрастанием сил трения и инерции в механизмах на больших оборотах. Кроме этого, на больших оборотах начинало проявляться аэродинамическое сопротивление во впускных трубопроводах, которое ухудшало поступление топливовоздушной смеси в цилиндры.

Еще один путь — увеличение рабочего объема. Но тут предел возможностей имел существенные ограничения. Ведь даже не специалист скажет, что с ростом объема начнут расти габариты и вес двигателя, что для авиации крайне не желательно.

Также конструкторы занимались увеличением степени сжатия, с которой связана эффективность использования топлива. Ведь чем больше сжатие, тем меньше топлива нужно для получения одной и той же мощности. Но и на этом пути их ожидали трудности, в частности, такое опасное явление, как детонация. Хотя в определенных пределах с ней достаточно успешно боролись увеличением октанового числа и улучшением качества топлива. Но тогда на первый план выходили температурные проблемы, которые сразу же отражались на клапанах. Любой автомобилист скажет, что при прогорании клапана сразу же упадет мощность.