Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major

Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major — американский 28-цилиндровый четырёхрядный звездообразный авиационный двигатель воздушного охлаждения, разработанный компанией Pratt & Whitney в 1940-х годах. Является самым мощным серийным поршневым авиадвигателем, когда-либо производившимся в США, и одним из крупнейших и наиболее мощных поршневых двигателей в истории авиации. Объём двигателя составлял 71,5 литра (4360 кубических дюймов, откуда и произошло название), а мощность в различных модификациях достигала 3500–4300 лошадиных сил (2600–3200 кВт). Двигатель предназначался для установки на крупные многомоторные самолёты, такие как бомбардировщики, транспортные самолёты и летающие лодки, и применялся в конце Второй мировой войны, а также в послевоенный период.

История создания

Разработка R-4360 началась в 1940 году в ответ на потребность армии США в мощных авиадвигателях для перспективных тяжёлых бомбардировщиков и транспортных самолётов. К тому времени Pratt & Whitney уже имела успешный опыт создания звездообразных двигателей серий R-1830 Twin Wasp и R-2800 Double Wasp. Однако для достижения значительно большей мощности требовалось принципиально новое конструктивное решение.

Основной проблемой при создании мощных звездообразных двигателей было охлаждение цилиндров. Традиционные двухрядные конструкции (14 или 18 цилиндров) имели ограничения по диаметру и массе. Инженеры Pratt & Whitney под руководством главного конструктора Эндрю Уиллгоуса (Andrew Willgoos) предложили четырёхрядную компоновку. Каждый ряд состоял из семи цилиндров, расположенных по окружности. Для обеспечения равномерного охлаждения задних рядов цилиндров была разработана специальная система воздушного охлаждения с использованием дефлекторов и направляющих лопаток.

Первый прототип двигателя был запущен в 1942 году. После длительных испытаний и доводки, в 1944 году началось серийное производство. Всего за годы производства (с 1944 по 1955 год) было выпущено около 18 700 двигателей R-4360 различных модификаций.

Конструкция

Общая компоновка

R-4360 Wasp Major представлял собой 28-цилиндровый четырёхрядный звездообразный двигатель воздушного охлаждения. Каждый ряд состоял из семи цилиндров, расположенных под углом 51,4 градуса друг относительно друга. Ряды были смещены относительно друг друга для улучшения охлаждения и балансировки. Двигатель имел один коленчатый вал, к которому через главные шатуны крепились поршни всех четырёх рядов.

Цилиндро-поршневая группа

Цилиндры двигателя были выполнены из стали с алюминиевыми головками. Диаметр цилиндра составлял 146,05 мм (5,75 дюйма), ход поршня — 152,4 мм (6,0 дюйма). Рабочий объём одного цилиндра — 2,55 литра, общий объём — 71,5 литра. Поршни были литыми из алюминиевого сплава, каждый с тремя компрессионными и одним маслосъёмным кольцом.

Система газораспределения

Двигатель использовал верхнее расположение клапанов (OHV) с приводом от одного распределительного вала, расположенного в картере. Каждый цилиндр имел по одному впускному и одному выпускному клапану. Клапаны приводились в действие через толкатели, штанги и коромысла. Угол развала клапанов составлял 90 градусов.

Система зажигания

Для обеспечения надёжного воспламенения смеси в 28 цилиндрах двигатель оснащался двумя магнето (дублированная система зажигания). Свечи зажигания располагались по две на цилиндр (одна с левой, другая с правой стороны головки). Магнето приводились во вращение от коленчатого вала через редуктор.

Система смазки

Система смазки была принудительной, с сухим картером. Масло под давлением подавалось к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, а также к распределительному валу и клапанному механизму. Масляный насос имел производительность около 100 литров в минуту.

Система охлаждения

Охлаждение осуществлялось набегающим потоком воздуха. Для обеспечения равномерного охлаждения задних рядов цилиндров двигатель оснащался сложной системой дефлекторов и направляющих лопаток, которые направляли воздушный поток к наиболее нагретым частям. На некоторых модификациях устанавливались вентиляторы принудительного охлаждения.

Наддув

Большинство модификаций R-4360 оснащались одно- или двухступенчатым центробежным нагнетателем (компрессором) с механическим приводом от коленчатого вала. Степень наддува варьировалась в зависимости от модификации и составляла от 1,5 до 2,5 атмосфер. На некоторых вариантах устанавливались турбокомпрессоры (турбонаддув), что позволяло сохранять мощность на больших высотах.

Редуктор

Для согласования оборотов коленчатого вала (обычно 2700 об/мин) с оптимальными оборотами воздушного винта двигатель оснащался планетарным редуктором с передаточным отношением от 0,375:1 до 0,5:1, в зависимости от модификации.

Модификации

За время производства было выпущено множество модификаций двигателя R-4360, различавшихся мощностью, степенью наддува, типом редуктора и другими параметрами. Основные серийные варианты включали:

• R-4360-4 — мощность 3500 л.с. (2600 кВт), устанавливался на Boeing B-50 Superfortress.
• R-4360-20 — мощность 3500 л.с., с турбокомпрессором, устанавливался на Convair B-36 Peacemaker (на некоторых модификациях).
• R-4360-41 — мощность 3500 л.с., с двухступенчатым нагнетателем, устанавливался на Douglas C-124 Globemaster II.
• R-4360-51 — мощность 4300 л.с. (3200 кВт) на взлётном режиме, самая мощная серийная модификация, устанавливался на Boeing C-97 Stratofreighter и некоторые другие самолёты.
• R-4360-59 — мощность 3800 л.с., с турбокомпрессором, устанавливался на Lockheed P-2 Neptune (на некоторых модификациях).

Применение

Двигатель R-4360 Wasp Major устанавливался на следующие типы самолётов:

Бомбардировщики

• Boeing B-50 Superfortress — стратегический бомбардировщик, развитие B-29. Оснащался четырьмя двигателями R-4360-4. Первый полёт в 1947 году.
• Convair B-36 Peacemaker — стратегический бомбардировщик, самый большой серийный поршневой бомбардировщик в истории. Оснащался шестью двигателями R-4360 (на ранних модификациях) и четырьмя дополнительными турбореактивными двигателями. Первый полёт в 1946 году.
• Douglas A-1 Skyraider — палубный штурмовик, оснащался одним двигателем R-4360. Первый полёт в 1945 году.

Транспортные самолёты

• Boeing C-97 Stratofreighter — военно-транспортный самолёт, оснащался четырьмя двигателями R-4360.
• Douglas C-124 Globemaster II — тяжёлый военно-транспортный самолёт, оснащался четырьмя двигателями R-4360-41.
• Fairchild C-119 Flying Boxcar — военно-транспортный самолёт, оснащался двумя двигателями R-4360.

Пассажирские самолёты

• Boeing 377 Stratocruiser — пассажирский самолёт, развитие C-97. Оснащался четырьмя двигателями R-4360. Эксплуатировался с 1949 по 1963 годы.

Летающие лодки

• Martin P5M Marlin — патрульная летающая лодка, оснащалась двумя двигателями R-4360.

Экспериментальные и рекордные самолёты

• North American XB-70 Valkyrie (прототип) — на ранних этапах проектирования рассматривалась установка R-4360, но в итоге был выбран турбореактивный двигатель.
• Hughes H-4 Hercules (Spruce Goose) — крупнейшая летающая лодка, оснащалась восемью двигателями R-4360 (по четыре с каждой стороны). Первый и единственный полёт в 1947 году.

Характеристики (R-4360-51)

Особенности эксплуатации

Двигатель R-4360 Wasp Major отличался высокой сложностью и требовательностью к обслуживанию. Четырёхрядная конструкция затрудняла доступ к задним рядам цилиндров, что делало ремонт и замену свечей зажигания трудоёмкими операциями. Система охлаждения требовала тщательной настройки дефлекторов для предотвращения перегрева задних цилиндров.

Двигатель имел относительно высокий расход масла (до 5–10 литров в час на взлётном режиме) из-за большого количества трущихся деталей. Ресурс до капитального ремонта составлял около 1000–1500 часов, что было типично для мощных поршневых двигателей того времени.

Одной из проблем была склонность к детонации при использовании топлива с низким октановым числом. Для работы двигателя требовался авиационный бензин с октановым числом не менее 100/130 (по стандартам того времени).

Значение и наследие

Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major стал вершиной развития поршневых авиадвигателей. Он продемонстрировал, что даже в эпоху реактивной авиации поршневые двигатели могут достигать огромной мощности. Двигатель обеспечил работу таких гигантов, как Convair B-36 и Hughes H-4 Hercules, которые остаются одними из крупнейших самолётов в истории.

С появлением турбореактивных и турбовинтовых двигателей в 1950-х годах производство R-4360 было свёрнуто. Однако многие самолёты с этими двигателями продолжали эксплуатироваться до 1960-х и даже 1970-х годов (например, Lockheed P-2 Neptune в патрульной авиации). В настоящее время несколько экземпляров R-4360 сохранились в музейных коллекциях и у частных коллекционеров, а некоторые самолёты, оснащённые этими двигателями, продолжают летать на авиашоу.

Источники

• Gunston, Bill. World Encyclopedia of Aero Engines. — Patrick Stephens, 1989.
• Wilkinson, Paul H. Aircraft Engines of the World 1946. — Paul H. Wilkinson, 1946.
• White, Graham. Allied Aircraft Piston Engines of World War II. — SAE International, 1995.
• Pratt & Whitney. R-4360 Wasp Major Maintenance Manual. — United Aircraft Corporation, 1946.
• Taylor, Michael J.H. Jane's Encyclopedia of Aviation. — Jane's Publishing Company, 1989.