Motor de avión: ¿refrigerado por aire o por agua?
Entonces, habiendo considerado a los mejores representantes de los motores de la Segunda Guerra Mundial, el propio dios de los motores ordena reflexionar sobre cuál de los héroes fue más rentable y más genial. Hay muchas opiniones aquí, pero tratemos de mirar los motores de manera imparcial y con algo de lujuria.
Consideraremos los ejemplos de los cazas, simplemente porque el bombardero con sus tareas, en principio, no importa qué motor volar. Volamos y volamos, volamos, caen bombas, volamos de regreso. Para los luchadores, todo fue algo más complicado en cuanto a misiones.
Entonces, ¿qué era mejor: un motor refrigerado por aire o un motor refrigerado por agua?
Sí, llamaremos al motor de refrigeración líquida por costumbre agua, porque ¿qué tipo de anticongelantes había en los años 30-40 del siglo pasado? En el mejor de los casos, riegue con etilenglicol. En el peor de los casos, agua y sal o simplemente agua.
Desde el tornillo!
El enfrentamiento entre motores "líquidos" y "aéreos" comenzó cuando aparecieron estos motores. Más precisamente, cuando a los ingenieros se les ocurrió la idea de que valía la pena detenerse para hacer girar los cilindros del motor rotativo alrededor del cigüeñal. Y así apareció la "estrella del aire". Un motor bastante normal, sin peculiaridades ni problemas. Pero al final de la Primera Guerra Mundial, los ingenieros pudieron adaptar un motor de automóvil refrigerado por agua, por lo que la competencia comenzó incluso entonces.
Y a lo largo de su existencia, los motores en V refrigerados por líquido y los motores radiales refrigerados por aire competían entre sí.
Cada uno de estos tipos de motores tiene ventajas y desventajas. Tomemos algunos motores de ambas categorías para comparar. Digamos lo mejor de lo mejor.
ASh-82 y Pratt & Whitney R-2800 Double Wasp jugarán para los aviadores, y Rolls-Royce Merlin X, Daimler-Benz DB 605, Klimov VK-105 jugarán para los watermen.
Hay una injusticia en la mesa. Los conocedores comprenderán de inmediato de qué se trata: por supuesto, esto es peso. Para "agua" en las características de rendimiento, siempre se da el peso llamado "seco", es decir, sin agua / anticongelante. En consecuencia, estarán detrás de escena, es decir, en la pista, más pesados. En algún lugar en un 10-12%, que es mucho.
Ahora vamos a comparar.
diseño
Estructuralmente, por supuesto, es más fácil de ventilar. No se necesita chaqueta de enfriamiento, no se necesita radiador, no hay armadura que proteja el radiador, tuberías, persianas del radiador.
El motor neumático es más sencillo y, por tanto, más económico de fabricar y mantener. Y más confiable en la batalla. Se sabe que los motores refrigerados por aire resistieron varios golpes y continuaron funcionando, habiendo perdido dos o incluso tres cilindros. Pero el motor de agua fallaba fácilmente en caso de un golpe en el radiador.
1: 0 a favor de los motores neumáticos.
Охлаждение
Más eficaz, en general, aire. El principal problema de las estrellas dobles era la eliminación de calor de la segunda fila de cilindros. Si los diseñadores podían manejarlo, todo estaba bien.
En vuelo, la aeronave suministró silenciosamente la cantidad de aire necesaria para enfriar las culatas. Y el motor de agua tenía una limitación en forma de temperatura del líquido, que estaba limitada por el punto de ebullición del agua / anticongelante. La temperatura de las culatas de un motor de aire es en cualquier caso más alta que la temperatura del refrigerante, de modo que con el mismo volumen de aire que pasa por las culatas de un motor de aire y un radiador de un motor de agua, el aire es más eficiente, ya que el área del radiador es claramente inferior al área de una estrella. Y la eliminación de una unidad de calor requería un mayor volumen de aire que el de las culatas.
Más aún cuando, con el tiempo, los radiadores se ocultaron en los túneles.
2: 0 a favor del aire.
aerodinámica
Sí, los motores de agua definitivamente tenían una ventaja aquí. Nariz más delgada y afilada, fuselaje más estrecho: los aviones propulsados por agua eran notablemente más rápidos que sus competidores propulsados por aire.
La frente gruesa de un avión propulsado por aire es un duro golpe para la aerodinámica del avión. Y al comienzo del viaje, y en general, el anillo Townend fue considerado el pináculo de los inventos aerodinámicos.
Y a principios de los 40, había una especie de división: los aviones con motores de agua eran más rápidos, los aviones con motores de aire eran más maniobrables.
Vale la pena señalar aquí que las I-16, A6M, "Rock" más ligeras eran máquinas muy maniobrables. Pero eran inferiores en velocidad a sus competidores acuáticos.
El mejor ejemplo aquí es nuestro I-16.
De hecho, con el "Cyclone" de la empresa "Wright", la I-16 superó fácilmente al Bf-109B en España. Sin embargo, tan pronto como los alemanes obtuvieron el DB-600, lo que le dio a Emil una ventaja en velocidad y vertical, los roles cambiaron de inmediato, y el cazador de ayer se convirtió en un juego.
En realidad, no solo se trataba de una generación de motores más potente, también era una cuestión de aerodinámica. Los aviones se volvieron más delgados y suaves, los radiadores se empotraron en las alas y los fuselajes, y el uso de anticongelantes permitió mejorar la transferencia de calor y reducir el tamaño y, lo que es más importante, el peso de los radiadores y el refrigerante, que tenía que verterse en el sistema.
Entonces 2: 1 a favor del aire.
armas
Y aquí hay muchos matices.
El motor de agua fue creado simplemente para francotiradores aéreos reales, ya que permitía el uso de algo tan maravilloso como una pistola a motor. El arma apuntaba exactamente al morro del avión, no hay problema. Además, se podrían colocar un par de ametralladoras alrededor del bloque de cilindros.
Todo ello dio una muy buena segunda volea con mínima dispersión. Un punto muy importante.
Aquí tienes que dar un punto de inmediato a los bañistas. 2: 2.
Sin embargo, ¿quién dijo que los combatientes enfriados por aire estaban tristes? ¡Absolutamente no!
Comencemos con el hecho de que había dos cazas únicos, La-5 y La-7, que el motor ASh-82 hizo posible colocar dos y tres cañones ShVAK sincrónicos. Sí, la carga de munición era bastante decente, alrededor de 120 rondas por cañón, esto fue suficiente por encima del techo para llevar a cabo una batalla y destruir cualquier bombardero enemigo.
Pero los luchadores de Lavochkin son una excepción muy interesante a la regla.
Pero todos los demás, alemanes, japoneses, estadounidenses, prefirieron aprovechar el hecho de que no hay radiadores de refrigeración voluminosos dentro y alrededor del ala, y colocaron baterías enteras en las alas.
Por cierto, también hay suficientes ventajas. Más fácil de mantener ... no, no оружие... Solo el motor, alrededor del cual no hay cañones, ametralladoras y cartuchos atascados. Hay más espacio en el ala, respectivamente, puedes marcar más municiones y más barriles.
El Focke-Wulf 190A-2, propietario de una de las segundas rondas más impresionantes, llevaba cuatro cañones de 20 mm en sus alas. Es cierto que había un "secreto". Los cañones de la raíz (ubicados más cerca del fuselaje) tenían 200 cartuchos de munición, y los distantes solo 55. Pero aún así son impresionantes. Más dos ametralladoras síncronas.
Los japoneses en el Ki-84 "Hayate" cuestan menos municiones para los cañones laterales, sólo 150 rondas y 350 rondas para las ametralladoras sincrónicas.
Pero en mi opinión, los estadounidenses han logrado el éxito más significativo en términos de colocación de armas. El P-47 con ocho Browning de 12,7 mm y el F4U Corsair con seis es bastante. Más una carga de munición de 400 a 440 cartuchos por barril. En el ala más exterior del fuselaje, la caja lateral podría reducirse a 280 rondas, pero esto es realmente insignificante.
Puede hablar durante mucho tiempo sobre cuál es mejor, dos cañones o seis ametralladoras de gran calibre, pero este es un tema para un estudio por separado. Hay pros y contras. En cualquier caso, 3 rondas contra 000-300 rondas, hay algo de qué hablar.
Entonces, en términos cuantitativos del despliegue de armas, los combatientes con motores de aire resultaron no ser peores que sus colegas. Además, dado que los motores de aire eran más potentes que los de agua, entonces, en consecuencia, permitieron llevar a bordo más. Es lógico.
Y si tomamos como comparación el Yak-9 con un cañón de 20 mm y una ametralladora de 12,7 mm contra un caza estadounidense con una batería de ocho Browning de 12,7 mm, es muy difícil decir quién será el ganador. Asu-sniper, por supuesto, solo necesitará una docena o dos proyectiles, pero si estamos hablando de pilotos de rango medio ... Allí las ametralladoras serán más interesantes, porque al menos algo impactará.
Puntaje de aire. 3: 2.
Защита
Aquí todo es completamente diferente. Había que proteger el motor de agua. Proteja el motor mismo del lumbago, proteja el radiador, proteja todos los accesorios. Para uno o dos golpes en la camisa del motor o el radiador, y eso es todo, llegaron. Sí, pasa un tiempo antes de que el motor se atasque por sobrecalentamiento. Y puede intentar llegar a un lugar conveniente en su territorio o en un paracaídas. No muy confiable, no muy conveniente.
Una estrella de aire podría simplemente defenderse como una placa de armadura. Por supuesto, estos motores tenían miedo al lumbago, pero hubo casos en que los Focke-Wulfs fumaban sin un par de cilindros, pero volaban. Y nuestro "La" normalmente se arrastró a los aeródromos con tres cilindros rotos. EN historias se han registrado muchos de estos casos.
Es por eso que La, Thunderbolt y Focke-Wulf demostraron ser muy buenos aviones de ataque. Un motor de aire podría esconderse de los cañones antiaéreos de pequeño calibre y llevar todo a su paso. Y los motores más potentes permitieron fácilmente llevar bombas a bordo. La-5 - 200 kg, Focke-Wulf 190 serie F - hasta 700 kg y Thunderbolt serie D - hasta 1135 kg.
Ahora algunos dirán que el mejor avión de ataque de la Segunda Guerra Mundial volaba con un motor de agua, y tendrán razón.
Sin embargo, el Il-2 es un avión de ataque que nació como un avión de ataque. Y sobre los cazas que se convirtieron en aviones de ataque. Hay una diferencia, y principalmente en términos de protección.
Y en términos de protección, los motores refrigerados por aire definitivamente están por delante. 4: 2.
Esta es la foto. La razón de esto, por supuesto, son las estrellas de doble fila que aparecieron a principios de la década de 1940. Y eclipsaron a los motores de agua, que han dado un gran paso adelante desde sus inicios.
El paso principal en el desarrollo de motores refrigerados por aire fue el momento en que los diseñadores hicieron frente al problema de refrigerar la segunda fila de cilindros. Mucho se ha hecho al respecto: las filas de cilindros se separaron para permitir que el aire fluyera mejor alrededor de las culatas, se aumentó el área de los enfriadores de aceite, ya que la mayor parte del calor se eliminó precisamente a través del aceite y se aumentaron las aletas de los cilindros.
Fue la solución al problema del enfriamiento lo que puso a las estrellas por delante en términos de potencia y masa. Era simple: la estrella doble tenía un desplazamiento mayor en comparación con el motor de agua. De ahí el gran poder.
Si comparamos la potencia específica de nuestros motores al nivel de 1943, entonces el ASh-82F tenía un indicador de 1,95 hp / kg y el VK-105P - 2,21 hp / kg de peso del motor. Parece que el VK-105P fue mejor. Y cualquier avión con él tenía que tener ventaja.
Sin embargo, si tomamos un avión que voló tanto el VK-105 como el ASh-82 y lo comparamos, no nos sorprenderá ver que el LaGG-3 con el VK-105P en términos de rendimiento de vuelo estaba perdiendo frente al La-5 con el ASh-82 en todos los aspectos. Y esto a pesar de que La-5, digamos, no brillaba aerodinámicamente.
La potencia de la estrella doble ASh-82 resolvió todos los problemas aerodinámicos simplemente sacando el avión a expensas de 500 CV "extra".
Por supuesto, los diseñadores de los motores de agua no iban a darse por vencidos y trataron de ponerse al día con las salidas de aire. Ha habido intentos de emparejar los motores para que los dos motores funcionen a través de una caja de cambios en una hélice. En realidad, nadie lo logró.
Más inteligente fue el diseño de motores en forma de H y X, cuando varios bloques de cilindros trabajarían en un cigüeñal. Tal motor provino del británico Napier "Sabre", un monstruo de 24 cilindros. "Typhoon", por supuesto, voló con él, pero tan pronto como los británicos recordaron su aire Bristol "Centaur", se olvidaron con seguridad del "Sabre".
Al final de la Segunda Guerra Mundial, apareció una nueva generación de motores de agua, con un mayor desplazamiento debido principalmente a un aumento en el diámetro del pistón y al adelgazamiento de las paredes del bloque. Por un lado, esto afectó el recurso, por otro, le dio la potencia necesaria. AM-42, "Griffon", DB-603, Yumo-213: todos fueron buenos en este sentido, pero llegaron tarde a la guerra.
Para dar los toques finales a la competencia de motores de pistón, vale la pena mirar el final de sus carreras.
Cuando aparecieron los turborreactores, los motores de pistón tuvieron que retirarse.
Ligero y deportivo se convirtió en el dominio de los motores de combustión interna. aviacióndonde había requisitos para los motores.
Los motores de aire ocuparon la aviación deportiva, pero los motores de agua simplemente tuvieron que irse por completo. Es cierto que en los últimos años ha habido una tendencia a devolver los motores diesel a la aviación, pero en cualquier caso, no se trata tanto de motores de aviación como de automóviles.
Entonces, para resumir, asumiría la responsabilidad de argumentar que los motores de combustión interna de aviones refrigerados por aire eran más eficientes que sus homólogos refrigerados por líquido de varias maneras.
El hecho de que el motor milagroso ASh-82 todavía funcione tanto en aviones como en helicópteros solo confirma esta afirmación.
Entonces, si alguien piensa de manera diferente, allí es donde puede hablar y dejar su voto en la forma adecuada.
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