Griffon和Crecy的保持馬力不變情況下的縮小計(jì)劃
1946年初英國(guó)放棄了對(duì)二沖程航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展,Crecy計(jì)劃結(jié)束,Derby方面也對(duì)這種發(fā)動(dòng)機(jī)失去了興趣,不過在Hucknall有一個(gè)自找麻煩的工程師Stewart Stewart Tresilian,他自1920s就開始從事發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)工作,參與了著名的施耐德杯R發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)。曾在Lagonda汽車公司與Tresilian共事的Frank Stark談到他時(shí)給出了高度評(píng)價(jià):“Tresilian 可能是整個(gè)歐洲最好的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)師,甚至可能是全世界最好的?!?br/>
Tresilian后來回到了羅羅,在Hucknall參與了一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目部門的小團(tuán)隊(duì),他在活塞發(fā)動(dòng)機(jī).上是一個(gè)天才,而且很早就認(rèn)為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中蘊(yùn)藏著許多未經(jīng)開發(fā)的潛力,在戰(zhàn)爭(zhēng)期間,他又擔(dān)任了USAAF的技術(shù)聯(lián)絡(luò)員,并在此期間設(shè)計(jì)了一款“無需外部散熱器的液冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)”,可見其人設(shè)計(jì)的別具一格,Hucknall正是他發(fā)揮作用的地方,他的身邊圍繞著這個(gè)世界上最富有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。
Tresilian自然很有興趣了解Ricardo設(shè)計(jì)師在開發(fā)兩沖程Crecy發(fā)動(dòng)機(jī)上的努力,在經(jīng)過研究后,Tresilian認(rèn)為Crecy發(fā)動(dòng)機(jī)的基本機(jī)械設(shè)計(jì)沒有問題,但是他聯(lián)想到了發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸和運(yùn)行方式上是否能有更進(jìn)一步的突破,Tresilian在 1948年提交了一份數(shù)據(jù)十分驚人的報(bào)告,里面就是他在這方面的研究成果。
Tresilian相信不需要太標(biāo)新立異從根本.上修改現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì),就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)最大限度的小型化,不僅在尺寸和重量方面,也能有效改善發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗問題,較低的油耗可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)在與噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)的時(shí)候發(fā)揮最大的優(yōu)勢(shì),Tresilian考 慮了四沖程和兩沖程的1 6缸X型發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì),并將預(yù)估中的發(fā)動(dòng)機(jī)與獅鷲活塞發(fā)動(dòng)機(jī)( Griffon )和AP25 Tweed渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)相比較,Tresilian將自己的設(shè)計(jì)預(yù)估的馬力設(shè)定為2500hp,與獅鷲發(fā)動(dòng)機(jī)的馬力持平,從而嘗試在不縮減馬力的情況下盡量縮減發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸。
眾所周知在活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中,縮減氣缸尺寸同時(shí)保持發(fā)動(dòng)機(jī)相同的BMEP和活塞速度,可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率。如果只是單單將活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸縮小一半會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)約37%的馬力,這同樣也是降低了的活塞面積的百分比,但同時(shí)升功率會(huì)提高約25%,這是因?yàn)檩^小的發(fā)動(dòng)機(jī)往往能更快的運(yùn)轉(zhuǎn)。
Tresilian以獅鷲發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ),描述了- -系列措施在如何縮減發(fā)動(dòng)機(jī)體積的同時(shí)仍然保持2500馬力:
基準(zhǔn): Griffon發(fā)動(dòng)機(jī)是一款12缸排量36.7升的發(fā)動(dòng)機(jī),總活塞面積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況下縮減約25%的活塞面積和氣[ ]面積,這樣可以將獅鷲的排量縮減到23.4升
2更換為1 6缸,這樣可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的重量和長(zhǎng)度,改善曲軸運(yùn)行的動(dòng)態(tài),活塞面積保持的情況下沖程減小,這樣可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的排量到20.3升
3. 增加活塞速度,通過增加33%的活塞速度,再進(jìn)一 步減小活塞面積的25%,保持與原先相同的空氣流量和功率,這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的排量可以縮減到13.2升
4.降低發(fā)動(dòng)機(jī)的缸徑/行程比, 從1.1降低到0.85.
這樣就能打造出一款缸徑3.9英寸,活塞行程3.3英寸,活塞總面積192平方英寸,活塞速度4000fpm,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速7250rpm的發(fā)動(dòng)機(jī),而這款發(fā)動(dòng)機(jī)仍然能保持2500hp的馬力,但總排量降低到了10.3升,他的空氣流量和獅鷲發(fā)動(dòng)機(jī)相同,但總活塞面積和氣缸長(zhǎng)度僅有獅鷲發(fā)動(dòng)機(jī)的75%和45%,由于采用了原裝的獅鷲發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓器,整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的直徑也就只有增壓器的寬度,BMEP則達(dá)到了437磅/平方英寸。
Tresilian接下來將這些原理運(yùn)用到了Crecy身上,但與Griffon不同,Crecy使用的是套筒閥而不是提升閥,這樣需要在以。上措施里做出進(jìn)--步的改進(jìn)。
Tresilian認(rèn)為對(duì)2500hp來說Crecy的進(jìn)氣口有些太大了,因而縮減了22%到9平方英寸,排氣口也減少了15%,因此當(dāng)進(jìn)氣壓為25lb時(shí),空氣流量為6.75lb/sec。與上述的改進(jìn)相結(jié)合,套筒閥增加了發(fā)動(dòng)機(jī)活塞行程的45%,正時(shí)周期也略有延長(zhǎng),Tresilian 隨后砍掉了Crecy的氣缸尺寸,缸徑/行程比從1.3降低到了0.75,這樣的1 6缸發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸僅為3.9英寸x2.9英寸,排量9升,作為對(duì)比12缸版本的Crecy發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸為5.1x6.5英寸,排量為26升。改進(jìn)后的CrecyBMEP達(dá)到了263psi,升功率則達(dá)到了277hp。
小氣缸的壓縮比為8:1,再加上25%的多的掃氣和分層進(jìn)氣,可以為渦輪增壓器提供1100K的排氣溫度,為了保持2500馬力,小Crecy發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將達(dá)到6800rpm,活塞速度3300fpm,前面安裝的原版獅鷲二級(jí)增壓( 26英寸直徑)和后面的廢氣渦輪機(jī)讓他看起來像一個(gè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗則比普通四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)低了15%到35%,重量則只有約700磅,如果以一個(gè)完整的QEC艙則重量?jī)H有2150磅,節(jié)約了約43%的重量,0.37lb/hp/hr的油耗則使它的比普通四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)好了26%,比Tweed渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)好了36%,粗略計(jì)算一下,如果DC-4M安裝了這種發(fā)動(dòng)機(jī),它的航程將從3750英里提升到4750英里。

Tresilian還認(rèn)為,如果繼續(xù)細(xì)化改進(jìn),發(fā)動(dòng)機(jī)的排量能縮減到區(qū)區(qū)7.8升的同時(shí)仍然保持2500hp級(jí)別的功率。如果將這一設(shè)計(jì)放大到24缸X型布置,活塞采用獅鷲的缸徑,行程3. 6英寸,4600rpm的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,35磅的進(jìn)氣壓,排量39升(僅比獅鷲發(fā)動(dòng)機(jī)大了2升),動(dòng)力達(dá)到了不可思議的81 00hp,而同時(shí)期的Avon噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)也僅能在500mph下提供約等于8500hp的推力。