法国航空先驱“德拉奇”与他的航空发动机
路易·德拉奇(Louis Delâge)与 Delage 12 GVis 和 12 CDirs 航空发动机
路易·德拉奇于1874年3月22日出生在法国夏朗德省的干邑市。1893年,他获得工程师文凭,并于1900年开始在新兴的汽车工业中工作。1903年,德拉奇进入雷诺兄弟公司(Société Renault Frères,雷诺)。到1905年,他深刻认识到汽车工业的巨大潜力,并在巴黎西北的勒瓦卢瓦-佩雷创办了自己的汽车公司——德拉奇汽车公司(Société des Automobiles Delage,简称 Delage)。
德拉奇公司的汽车取得了成功,并很快开始研发赛车。Delage 赛车赢得了1908年迪耶普大奖赛、1911年滨海布洛涅大奖赛、1913年法国大奖赛,并在1914年的印第安纳波利斯500英里大奖赛中夺冠。第一次世界大战期间,赛车和民用汽车生产暂停,Delage 公司转向军用物资和军用车辆的制造。战后,该公司重返汽车行业,开始生产豪华汽车。1921年,阿尔贝·洛里(Albert Lory)被聘为首席设计师。1923年,洛里领导赛车部门,并在同年让 Delage 重返赛车界。他设计了 Delage 15S8 Grand Prix 赛车及其高转速直列八缸发动机。1927年,这款赛车赢得了制造商锦标赛。获胜后,Delage 公司决定退出赛车运动。
航空发动机的研发
1930年,路易·德拉奇认为,Delage 工程师在开发紧凑而强劲的汽车发动机过程中积累的经验,也可以应用于航空发动机的研制。因此,他指派阿尔贝·洛里设计两款航空发动机:用于战斗机的12 GVis和用于德意志-德拉默尔特杯(Coupe Deutsch de la Meurthe)飞行竞赛飞机的12 CDirs。这两款发动机总体设计相似,主要区别在于尺寸。战斗机发动机几乎没有尺寸上的限制,而竞赛用发动机则需符合比赛规则,排量不得超过 8 升。
12 GVis 和 12 CDirs是 12 缸倒置 V 型发动机,采用液冷和双增压器。为了优化气动布局,这两款发动机及其附件尽可能紧凑,以减小横截面积。发动机由铸铝曲轴箱组成,曲轴箱同时也是两排气缸的下部支撑结构,气缸夹角为60 度。尽管整体设计相似,但两款发动机的曲轴箱结构有所不同。
每个气缸采用氮化钢制造,并通过法兰螺栓固定在铸铝缸盖上,而缸盖本身则通过螺柱固定在曲轴箱上。每组气缸的缸套穿过冷却水套的大开口空间,并插入曲轴附近的孔位。发动机采用整体平衡曲轴,安装在滚子轴承上,并通过七个主轴承固定在曲轴箱内。曲轴箱由镁合金“Elektron”盖板封闭。曲轴采用侧置并列连杆,滚子轴承支撑。
气门系统
每个气缸配备两支火花塞、两对进气阀和两对排气阀。所有气缸的配气机构由单个凸轮轴通过摇臂和挺杆驱动,凸轮轴位于 V 型气缸夹角内。
气门弹簧并未直接安装在每个气门杆上,而是采用特殊的机构。每对气门共用一根弹簧,该弹簧安装在气门附近,并通过杠杆对气门施加压力。当挺杆推动摇臂打开气门时,杠杆的一端随气门杆下移,而另一端上升,进一步压缩弹簧。弹簧施力于杠杆,使气门复位并保持关闭状态。Delage 公司认为,该设计减少了弹簧振动幅度,提高了阻尼效果,并允许发动机在更高转速下运行。气门系统在10000 转/分钟进行过测试,相当于每个气门每分钟开启5000 次。
增压系统
发动机后部安装了两台鲁茨式增压器,其设计与 Delage 赛车所用的增压器类似。增压器的双叶转子直接由发动机驱动,无离合器连接,其转速为发动机转速的1.67 倍(某些来源称1.5 倍)。
双叶转子每秒向进气歧管输送500 升空气,进气歧管位于 V 型气缸夹角内。增压器提供14.5 psi(100 kPa)的增压压力,使发动机能够在5000 米高度保持额定功率。在此高度,气动控制泄压阀会完全关闭。该阀门防止低空时增压过量,并保持进气歧管压力恒定。
发动机仅配备一个化油器,安装在 Y 形进气分配器上,空气由两个增压器汇入该分配器后进入进气歧管。
Delage 12 GVis 和 12 CDirs 体现了 20 世纪 30 年代法国工程师在高性能发动机设计上的创新理念,尤其是在气动布局、增压技术和高转速气门控制方面。
左图:12 GVis发动机的前视图清晰展示了发动机的紧凑结构。可以在两个气缸列之间的进气歧管上看到气压阀。
右图:12 GVis发动机的后视图,展示了双级鲁茨(Roots)式增压器。请注意发动机的后部如何通过螺栓固定到安装基座上。
一些资料表明,法国政府曾订购了12 GVis和12 CDirs发动机的原型各一台。然而,另一些资料则认为,最终并未对12 GVis发动机下达任何订单,而仅有12 CDirs发动机获得了订单。这两款发动机都曾被提议用于Avions Kellner-Béchereau公司的飞机。
Delage 12 GVis发动机的命名方式表明其特点:12气缸(12)、高转速(GV——Grand Vitesse)、倒置(i——inverse)以及增压(s——suralimenté)。发动机的气缸直径为110毫米,活塞行程为105毫米。每个气缸的排量为1升,总排量达11.97升。12 GVis发动机的压缩比为5.5:1(某些资料记载为5.8:1),最初能够在3600转/分钟的转速下输出450马力(336千瓦)。预计该发动机通过进一步改进后,功率可提升至550马力(410千瓦)甚至600马力(447千瓦)。其重量为460千克。
该公司开发了两种不同的螺旋桨减速器:一种是传动比为0.472的减速器,采用两级斜齿圆柱齿轮,并安装在原型机上;另一种是Farman型行星齿轮减速器,采用锥齿轮,传动比为0.528。螺旋桨的旋转方向为逆时针。
12 GVis发动机的曲轴箱采用铸造结构,并在两侧设计了用于安装各种辅助设备的舱室。每个舱室内安装有一个磁电机,此外左侧舱室还额外安装了一台发电机。这些舱室由镁合金“Elektron”制成的盖板封闭。发动机及其曲轴箱的基本形状具有良好的空气动力学性能,因此无需额外安装整流罩。
12 GVis发动机的后部直接连接到飞机机体,无需传统的发动机安装框架。四根长螺栓穿过整个曲轴箱,将发动机固定在其支撑表面上。此外,一根额外的下部支撑从V型气缸组的展开处延伸至发动机的后支撑。这根支撑通过螺栓固定在气门盖的内侧支架上。此外,发动机后部还通过多个安装基座进行额外固定。
12 GVis发动机曲轴箱的各部分(假设曲轴位于顶部)标注如下:
A) 减速器安装法兰
B) 凸轮轴箱体
C) 曲轴支撑点
D) 贯穿整个曲轴箱的四根固定螺栓之一
E) 磁电机安装座
F) 发电机安装座
G) 气缸盖固定螺柱
H) 气缸套安装孔(隐约可见)
I) 气门推杆的贯通孔
12 GVis发动机曾被提议用于装备Kellner-Béchereau KB-29战斗机,该机基于KB-28竞速飞机(见下文)设计。12 GVis发动机曾在1932年巴黎航空展上展出。展会上,该发动机的下部装有整流罩,而上部和两侧则暴露在外,且两侧舱室的盖板被拆除。此外,一体式油冷散热器被集成到发动机顶部的整流罩面板中。
12 GVis发动机可能存在可靠性问题,因为它未能通过交付测试。最终,KB-29战斗机并未制造,而12 GVis发动机也未找到其他应用机会。
Delage 12 GVis发动机及其技术特点
12 GVis发动机于1932年巴黎航展上展出。该发动机及其整流罩构成了一个完整的安装组件,可以快速固定到飞机上。发动机侧舱盖(其中容纳了磁电机和发电机)已被拆除。需要注意的是,气门盖从整流罩突出,同时机油散热器安装在发动机上方。
Delage 12 CDirs发动机的命名含义
12 CDirs发动机的名称解析如下:
•12—— 12缸
•C—— Coupe Deutsch(德士杯竞赛)
•D—— Deutsch(德士,赛事主办方)
•i—— inversé(倒置式)
•r—— réducteur(带减速器)
•s—— suralimenté(增压)
技术参数
该发动机的气缸直径为100毫米,活塞行程为84.4毫米(部分来源记载为84.5或84毫米)。单个气缸的排量为0.66升,总排量达到7.95升。12 GVis发动机的压缩比为5.5:1(部分来源称为5.2:1),最初的输出功率为370马力(276千瓦),转速为3800转/分钟。经过进一步改进后,功率可提升至420马力(313千瓦),转速为4000转/分钟,并且预计最终可以达到450马力(336千瓦)。该发动机的重量为370公斤。
传动系统与结构
螺旋桨减速器的传动比为0.487,由两组斜齿轮实现,使螺旋桨逆时针旋转。尽管气动设计有所改进,但12 CDirs发动机仍采用传统的曲轴箱,并未具备12 GVis发动机上整合至曲轴箱的舱室。辅助设备(包括两台垂直安装的磁电机)位于发动机后部。发动机支撑点沿着曲轴箱两侧布置,同时安装系统中还采用了底部支撑和后部支撑,这与12 GVis发动机的固定方式类似。
Delage 12 GVis发动机的曲轴箱盖已被拆除,其曲轴箱由镁合金“Elektron”制造。在侧舱内可以看到磁电机和发电机。发动机配备了由两组斜齿轮组成的减速器。照片中可以清晰地看到发动机的下部支撑结构,它从气门盖一直延伸到后部支撑点。
Delage 12 CDirs发动机的测试与应用
12 CDirs发动机在4000转/分钟的转速下,顺利完成了53小时的验收测试,期间未发现任何问题。该发动机被安装在Kellner-Béchereau KB-28(又称28VD)竞速飞机上,该飞机专为德士杯(Coupe Deutsch de la Meurthe)竞赛而设计。KB-28采用了表面式机油散热器,该散热器被集成在发动机顶部整流罩的面板中。
KB-28竞速飞机于1933年5月12日首飞,飞行员为莫里斯·维尔诺(Maurice Vernhol)。由于比赛规定,飞机必须在5月14日前通过资格测试,因此留给机体和发动机的调整时间非常有限。根据此前的试飞经验,维尔诺认为,地面可调螺距的螺旋桨并未充分发挥发动机的全部动力,因此请求调整螺旋桨至更小的螺距,以提升性能。
Delage 12 CDirs竞速发动机是在更大型的12 GVis战斗机发动机基础上进一步发展的版本。与12 GVis不同,12 CDirs采用了更常规的曲轴箱设计,取消了用于辅助设备的专门舱室。发动机曲轴箱上的一根大管道用于冷却水的排放,另一侧也设有类似的出水口,以优化散热效果。
这张照片展示了Delage 12 CDirs竞速发动机的¾后视图。可以清晰地看到两个垂直安装的磁电机、两台鲁茨式增压器以及Y形进气管。右侧的水泵位于增压器下方。注意到从气门盖到发动机后部延伸的支架。
1933年5月14日的事故
1933年5月14日下午,莫里斯·维尔诺(Maurice Vernhol)驾驶Kellner-Béchereau KB-28执行资格飞行。在飞行中,当他加大油门时,发动机转速提高至4400转/分钟,比计划的极限转速高出600转/分钟。此时,冷却液管道破裂,蒸汽和热水喷射到维尔诺身上,导致他部分失明。尽管如此,维尔诺还是尝试紧急迫降,但他未能准确计算接地时机,导致飞机猛烈撞地。飞机起落架断裂,机身翻滚并严重损坏。发动机从飞机上脱落,机身在驾驶舱后部断裂。幸运的是,维尔诺仅受轻伤,但KB-28飞机因损坏严重,无法修复。这是唯一一架装配Delage发动机的飞机,之后再没有飞机使用Delage发动机飞行。
这张照片可能是在KB-28飞机的最后一次飞行之前拍摄的。KB-28是唯一一架使用Delage发动机的飞机。飞行员莫里斯·维尔诺坐得很低,展示了飞机驾驶舱内有限的前方视野。照片中左侧站着的是雅克·凯尔内尔(Jacques Kellner),旁边是路易·德拉奇(Louis Delage)。阿尔贝·洛里(Albert Lory)则站在驾驶舱的另一侧。在第二次世界大战期间,雅克·凯尔内尔加入了法国抵抗组织,并在1942年3月21日被德国执行枪决。Delage汽车公司在大萧条时期遭遇困境,并于1935年4月被出售。路易·德拉奇本人在1947年几乎贫困中去世。洛里继续开发SNCM 130和137型航空发动机,战后则在雷诺公司工作。
Delage公司停产航空发动机
制造出能够长时间在高功率下稳定工作的强大而可靠的航空发动机,比最初设想的要复杂得多,因此Delage公司在1934年停止了航空发动机的研发。由于公司财务状况不佳,Delage于1935年4月宣布破产。同年,Delage的名称和资产被Delahaye汽车公司收购。
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