Flugzeugmotor: luft- oder wassergekühlt?

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Anonim
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Nachdem er die besten Vertreter der Motoren des Zweiten Weltkriegs in Betracht gezogen hatte, befahl der Gott der Motoren selbst, darüber nachzudenken, welcher der Helden profitabler und cooler war. Hier gibt es viele Meinungen, aber versuchen wir mal die Motoren unvoreingenommen und mit etwas Geilheit zu betrachten.

Wir werden die Beispiele von Jägern betrachten, einfach weil der Bomber mit seinen Aufgaben im Prinzip egal ist, welches Triebwerk er fliegen soll. Wir fliegen und wir fliegen, wir sind geflogen, Bomben fallen ab, wir fliegen zurück. Für die Kämpfer war alles etwas komplizierter in Bezug auf die Missionen.

Was war also besser: ein luftgekühlter oder ein wassergekühlter?

Ja, wir werden den Flüssigkeitskühlungsmotor aus Gewohnheit Wasser nennen, denn welche Art von Frostschutzmitteln gab es in den 30-40er Jahren des letzten Jahrhunderts? Am besten Wasser mit Ethylenglykol. Schlimmstenfalls Wasser und Salz oder nur Wasser.

Durch Schrauben!

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Die Konfrontation zwischen "flüssigen" und "Luft"-Motoren begann, als diese Motoren auftauchten. Genauer gesagt, als die Ingenieure auf die Idee kamen, dass es sich lohnt, die Zylinder des Rotationsmotors um die Kurbelwelle zu drehen. Und so entstand der "Luftstern". Ganz normaler Motor, keine Macken und Probleme. Aber am Ende des Ersten Weltkriegs waren Ingenieure durchaus in der Lage, einen wassergekühlten Automotor anzupassen, sodass der Wettbewerb bereits damals begann.

Und während seiner gesamten Existenz konkurrierten flüssigkeitsgekühlte V-Motoren und luftgekühlte Sternmotoren miteinander.

Jeder dieser Motortypen hat Vor- und Nachteile. Nehmen wir zum Vergleich ein paar Motoren aus beiden Kategorien. Sagen wir einfach das Beste vom Besten.

Für die Flieger spielen Ash-82 und Pratt & Whitney R-2800 Double Wasp, für die Wassermänner der Rolls-Royce Merlin X, Daimler-Benz DB 605, Klimov VK-105.

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Es gibt eine Ungerechtigkeit in der Tabelle. Kenner werden sofort verstehen, worum es geht: Das ist natürlich Gewicht. Bei „Wasser“in den Leistungsmerkmalen wird immer das sogenannte „Trockengewicht“angegeben, also ohne Wasser/Frostschutzmittel. Dementsprechend werden sie hinter den Kulissen, also auf dem Laufsteg, schwerer sein. Irgendwo um 10-12%, was viel ist.

Jetzt vergleichen wir.

Entwurf

Strukturell ist es natürlich einfacher zu lüften. Kein Kühlmantel erforderlich, kein Kühler erforderlich, keine Panzerung zum Schutz des Kühlers, der Rohrleitungen, der Kühlerjalousien.

Der Luftmotor ist einfacher und daher billiger in Herstellung und Wartung. Und sicherer im Kampf. Es ist bekannt, dass luftgekühlte Motoren mehreren Schlägen standhalten und weiterarbeiten, nachdem sie zwei oder sogar drei Zylinder verloren haben. Aber der Wassermotor versagte bei einem Schlag in den Kühler leicht.

1:0 zugunsten von Lufttriebwerken.

Kühlung

Effektiver im Allgemeinen Luft. Das Hauptproblem bei Doppelsternen war die Wärmeabfuhr aus der zweiten Zylinderreihe. Wenn die Designer damit umgehen konnten, war alles in Ordnung.

Im Flug lieferte das Flugzeug leise die notwendige Luftmenge, um die Zylinderköpfe zu kühlen. Und der Wassermotor hatte eine Begrenzung in Form der Flüssigkeitstemperatur, die durch den Siedepunkt von Wasser / Frostschutzmittel begrenzt wurde. Die Temperatur der Zylinderköpfe eines Luftmotors ist auf jeden Fall höher als die Temperatur des Kühlmittels, so dass bei gleichem Luftvolumen, das durch die Zylinderköpfe der Luft und den Kühler der Wassermotoren strömt, Luft effizienter war, da die Kühlerfläche der Fläche des Sterns deutlich unterlegen war. Und die Abfuhr einer Wärmeeinheit erforderte eine größere Luftmenge als von den Zylinderköpfen.

Vor allem, wenn die Heizkörper im Laufe der Zeit in den Tunneln versteckt wurden.

2:0 für Luft.

Aerodynamik

Ja, Wassermotoren waren hier definitiv im Vorteil. Dünnere und schärfere Nase, schmalerer Rumpf – wasserbetriebene Flugzeuge waren merklich schneller als ihre luftbetriebenen Konkurrenten.

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Die dicke Stirn eines luftbetriebenen Flugzeugs ist ein schwerer Schlag für die Aerodynamik des Flugzeugs. Und zu Beginn der Reise und im Allgemeinen galt der Townend-Ring als der Höhepunkt der aerodynamischen Erfindungen.

Und Anfang der 40er Jahre gab es eine Art Aufteilung: Flugzeuge mit Wassermotor waren schneller, Flugzeuge mit Luftmotor wendiger.

Es ist erwähnenswert, dass die leichteren I-16, A6M, "Rock" in der Tat sehr wendige Maschinen waren. Aber sie waren ihren Wasserkonkurrenten in der Geschwindigkeit unterlegen.

Das beste Beispiel hier ist unsere I-16.

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Tatsächlich konnte die I-16 mit dem "Cyclone" der Firma "Wright" die Bf-109B in Spanien leicht schlagen. Als die Deutschen jedoch die DB-600 bekamen, die Emil den Vorteil in Geschwindigkeit und Vertikalität verschaffte, wechselten die Rollen sofort und aus dem Jäger von gestern wurde ein Spiel.

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In Wirklichkeit ging es nicht nur um eine stärkere Motorengeneration, sondern auch um die Aerodynamik. Die Flugzeuge wurden dünner und glatter, die Kühler wurden in die Tragflächen und Rümpfe eingelassen, und der Einsatz von Frostschutzmitteln ermöglichte es, die Wärmeübertragung zu verbessern und die Größe und vor allem das Gewicht der Kühler und des Kühlmittels, das eingegossen werden musste, zu reduzieren in das System.

Also 2:1 für Luft.

Rüstung

Und hier gibt es viele Nuancen.

Der Wassermotor wurde einfach für echte Luftscharfschützen entwickelt, da er so etwas Wunderbares wie ein Motorgewehr verwenden konnte. Die Waffe war genau auf die Nase des Flugzeugs gerichtet, kein Problem. Außerdem könnten ein paar Maschinengewehre um den Zylinderblock herum platziert werden.

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All dies ergab einen sehr guten zweiten Volley mit minimaler Streuung. Ein ganz wichtiger Punkt.

Hier müssen Sie den Wassermännern sofort einen Punkt geben. 2: 2.

Aber wer hat gesagt, dass die luftgekühlten Kämpfer traurig sind? Absolut nicht!

Beginnen wir mit der Tatsache, dass es zwei einzigartige Jäger gab, La-5 und La-7, mit denen das AS-82-Triebwerk es ermöglichte, zwei und drei synchrone ShVAK-Kanonen zu platzieren. Ja, die Munitionsladung war recht anständig, etwa 120 Schuss pro Kanone, dies reichte über dem Dach aus, um eine Schlacht zu führen und jeden feindlichen Bomber zu zerstören.

Flugzeugmotor: luft- oder wassergekühlt?
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Aber die Kämpfer von Lawotschkin sind eine sehr interessante Ausnahme von der Regel.

Aber alle anderen, Deutsche, Japaner, Amerikaner, nutzten lieber die Tatsache, dass es keine sperrigen Kühler im und um den Flügel gibt, und platzierten ganze Batterien in den Flügeln.

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Pluspunkte gibt es übrigens auch genug. Leichter zu warten … nein, keine Waffen. Nur ein Motor, um den herum Kanonen, Maschinengewehre und Patronen/Granaten nicht stecken. Es ist mehr Platz im Flügel bzw. man kann mehr Munition und eine größere Anzahl von Läufen markieren.

Die Focke-Wulf 190A-2, der Besitzer einer der beeindruckendsten zweiten Geschosse, trug vier 20-mm-Kanonen in ihren Flügeln. Es stimmt, es gab ein "Geheimnis". Die Wurzelkanonen (die sich näher am Rumpf befanden) hatten 200 Schuss Munition und die entfernten nur 55. Aber immer noch beeindruckend. Plus zwei Synchronmaschinengewehre.

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Die Japaner auf der Ki-84 "Hayate" kosteten weniger Munition für Flügelkanonen, nur 150 Schuss und 350 Schuss für Synchronmaschinengewehre.

Aber meiner Meinung nach haben die Amerikaner den größten Erfolg beim Waffeneinsatz erzielt. Die P-47 mit acht 12,7 mm Browning und die F4U Corsair mit sechs ist ganz ordentlich. Plus eine Munitionsladung von 400-440 Schuss pro Lauf. Auf der vom Rumpf äußersten Tragfläche könnte die Side-Box auf 280 Schuss reduziert werden, aber das ist wirklich unbedeutend.

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Sie können lange darüber sprechen, was besser ist, zwei Kanonen oder sechs großkalibrige Maschinengewehre, aber dies ist ein Thema für eine separate Studie. Es gibt Vor- und Nachteile. Auf jeden Fall 3.000 Runden gegen 300-400 Runden - da gibt es was zu bereden.

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Beim quantitativen Einsatz von Waffen stellten sich die Kämpfer mit Lufttriebwerken also nicht schlechter als ihre Kollegen heraus. Da die Luftmotoren außerdem stärker waren als die Wassermotoren, durften sie dementsprechend am meisten an Bord nehmen. Es ist logisch.

Und wenn wir zum Vergleich die Yak-9 mit einer 20-mm-Kanone und einem 12,7-mm-Maschinengewehr gegen einen amerikanischen Jäger mit einer Batterie von acht 12,7-mm-"Browning" heranziehen, ist es sehr schwer zu sagen, wer der Gewinner sein wird Gewinner. Asu-Scharfschütze braucht natürlich nur ein Dutzend oder zwei Granaten, aber wenn wir über Mittelflugzeugpiloten sprechen … Da werden die Maschinengewehre interessanter, weil zumindest etwas einschlägt.

Luft-Score. 3: 2.

Schutz

Hier ist alles ganz anders. Der Wassermotor musste geschützt werden. Schützen Sie den Motor selbst vor Hexenschuss, schützen Sie den Kühler, schützen Sie alle Armaturen. Für den einen oder anderen Schlag in den Motormantel oder Kühler - und das wars, sie kamen an. Ja, es dauert einige Zeit, bis der Motor durch Überhitzung stecken bleibt. Und Sie können versuchen, entweder auf Ihrem Territorium einen geeigneten Ort zu erreichen oder - einen Fallschirm. Nicht sehr zuverlässig, nicht sehr bequem.

Ein Luftstern könnte einfach als Panzerplatte verteidigt werden. Diese Motoren hatten natürlich Angst vor Hexenschuss, aber es gab Fälle, in denen die Focke-Wulfs ohne ein Zylinderpaar rauchten, aber flogen. Und unser "La" kroch ganz normal mit drei ausgeschlagenen Zylindern zu Flugplätzen. In der Geschichte gibt es viele solcher Fälle.

Deshalb erwiesen sich La, Thunderbolt und Focke-Wulf als sehr gute Kampfflugzeuge. Die Luftmaschine konnte sich vor kleinkalibrigen Flugabwehrgeschützen verstecken und alles tragen, was ihr in den Weg kam. Und leistungsstärkere Motoren ermöglichten es problemlos, Bomben an Bord zu nehmen. La-5 - 200 kg, "Focke-Wulf" 190 Serie F - bis 700 kg und "Thunderbolt" Serie D - bis 1135 kg.

Jetzt werden einige sagen, dass die besten Kampfflugzeuge des Zweiten Weltkriegs auf einem Wassermotor geflogen sind, und sie werden Recht haben.

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Die Il-2 ist jedoch ein Angriffsflugzeug, das als Angriffsflugzeug geboren wurde. Und oben ging es um Kämpfer, die zu Angriffsflugzeugen wurden. Es gibt einen Unterschied, und zwar vor allem in Bezug auf den Schutz.

Und in Sachen Schutz haben luftgekühlte Motoren definitiv die Nase vorn. 4: 2.

Dies ist das Bild. Der Grund dafür sind natürlich die zweireihigen Sterne, die Anfang der 1940er Jahre auftauchten. Und sie haben die Wassermotoren in den Schatten gestellt, die seit ihrer Einführung einen großen Schritt nach vorne gemacht haben.

Der wichtigste Schritt in der Entwicklung luftgekühlter Motoren war der Moment, in dem sich die Konstrukteure mit dem Problem der Kühlung der zweiten Zylinderreihe auseinandersetzten. Dafür wurde viel getan: Die Zylinderreihen wurden auseinandergedrückt, damit die Luft die Zylinderköpfe besser umströmen kann, die Fläche der Ölkühler wurde vergrößert, da die meiste Wärme genau über das Öl abgeführt wurde, und die Rippen der Zylinder wurden erhöht.

Es war die Lösung des Kühlproblems, die die Sterne in Bezug auf Leistung und Masse an die Spitze setzte. Es war einfach: Der Doppelstern hatte im Vergleich zum Wassermotor einen größeren Hubraum. Daher die große Macht.

Wenn wir die spezifische Leistung unserer Motoren auf dem Niveau von 1943 vergleichen, hatte der ASH-82F einen Indikator von 1,95 PS / kg und der VK-105P - 2,21 PS / kg Motorgewicht. Es scheint, dass der VK-105P besser war. Und jedes Flugzeug damit hätte einen Vorteil haben sollen.

Wenn wir jedoch ein Flugzeug nehmen, das sowohl VK-105 als auch ASH-82 flog, und vergleichen, werden wir nicht überrascht sein zu sehen, dass LaGG-3 mit VK-105P in Bezug auf die Flugleistung gegen La-5 mit ASH-82 verlor bei allem Respekt. Und das trotz der Tatsache, dass La-5, sagen wir, aerodynamisch nicht glänzte.

Die Kraft des ASH-82 Doppelsterns löste alle aerodynamischen Probleme, indem er das Flugzeug auf Kosten der "zusätzlichen" 500 PS einfach herauszog.

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Natürlich gaben die Konstrukteure der Wassermotoren nicht auf und versuchten, die Lüftungsschlitze einzuholen. Es hat Versuche gegeben, die Motoren so zu paaren, dass die beiden Motoren über ein Getriebe an einem einzigen Propeller arbeiten. In Wirklichkeit ist es niemandem gelungen.

Intelligenter war die Konstruktion von H- und X-förmigen Motoren, bei denen mehrere Zylinderblöcke an einer Kurbelwelle arbeiteten. Ein solcher Motor stammte von den Briten Napier "Sabre", einem 24-Zylinder-Monster. "Typhoon" flog natürlich mit ihm, aber sobald die Briten an ihre Luft Bristol "Centaur" dachten, vergaßen sie den "Sabre" sicher.

Ganz am Ende des Zweiten Weltkriegs erschien eine neue Generation von Wassermotoren mit einem vergrößerten Hubraum, der hauptsächlich auf eine Vergrößerung des Kolbendurchmessers und eine Verdünnung der Blockwände zurückzuführen ist. Dies betraf zum einen die Ressource, zum anderen gab es die nötige Kraft. AM-42, "Griffon", DB-603, Yumo-213 - sie waren alle in dieser Hinsicht gut, kamen aber zu spät zum Krieg.

Um dem Kolbenmotoren-Wettbewerb den letzten Schliff zu geben, lohnt sich ein Blick auf das Karriereende.

Als Turbojet-Triebwerke auftauchten, mussten Kolbenmotoren in Rente gehen.

Die Leicht- und Sportluftfahrt wurde zur Domäne der Verbrennungsmotoren, die ihre eigenen Anforderungen an Motoren stellte.

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Luftmotoren besetzten die Sportfliegerei, aber Wassermotoren mussten einfach ganz verschwinden. Zwar gab es in den letzten Jahren die Tendenz, Dieselmotoren in die Luftfahrt zurückzubringen, aber auf jeden Fall sind dies weniger Flugmotoren als Automotoren.

Zusammenfassend würde ich also die Verantwortung dafür übernehmen, zu argumentieren, dass luftgekühlte Verbrennungsmotoren von Flugzeugen in mehrfacher Hinsicht effizienter waren als ihre flüssigkeitsgekühlten Gegenstücke.

Dass der Wundertriebwerk ASH-82 sowohl in Flugzeugen als auch in Helikoptern immer noch funktioniert, bestätigt diese Aussage nur.

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Wenn also jemand anders denkt, gibt es eine Stelle, an der Sie sprechen und Ihre Stimme in der entsprechenden Form hinterlassen können.

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