Moteur d'avion : refroidi par air ou par eau ?

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Moteur d'avion : refroidi par air ou par eau ?
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Anonim
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Ainsi, après avoir considéré les meilleurs représentants des moteurs de la Seconde Guerre mondiale, le dieu des moteurs lui-même ordonne de réfléchir sur lequel des héros était le plus rentable et le plus cool. Il y a beaucoup d'opinions ici, mais essayons de regarder les moteurs de manière impartiale et avec un peu de convoitise.

Nous allons considérer les exemples de chasseurs, simplement parce que le bombardier avec ses tâches, en principe, n'a pas d'importance avec quel moteur piloter. Nous volons et nous volons, nous volons, les bombes larguent, nous volons en arrière. Pour les combattants, tout était un peu plus compliqué en termes de missions.

Alors, quel était le meilleur: un moteur refroidi par air ou un moteur refroidi par eau ?

Oui, nous appellerons le moteur à refroidissement liquide par habitude de l'eau, car quel genre d'antigel y avait-il dans les années 30-40 du siècle dernier ? Au mieux, de l'eau avec de l'éthylène glycol. Au pire, de l'eau et du sel ou juste de l'eau.

Par des vis !

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La confrontation entre moteurs "liquides" et "air" a commencé lorsque ces moteurs sont apparus. Plus précisément, lorsque les ingénieurs ont eu l'idée qu'il valait la peine de s'arrêter pour faire tourner les cylindres du moteur rotatif autour du vilebrequin. Et c'est ainsi que la "star de l'air" est apparue. Un moteur tout à fait normal, pas de bizarreries et de problèmes. Mais à la fin de la Première Guerre mondiale, les ingénieurs étaient tout à fait capables d'adapter un moteur de voiture refroidi par eau, de sorte que la compétition a commencé dès ce moment-là.

Et tout au long de son existence, les moteurs en V refroidis par liquide et les moteurs radiaux refroidis par air se sont affrontés.

Chacun de ces types de moteurs présente des avantages et des inconvénients. Pour comparer, prenons quelques moteurs des deux catégories. Disons simplement le meilleur des meilleurs.

ASh-82 et Pratt & Whitney R-2800 Double Wasp joueront pour les aviateurs, la Rolls-Royce Merlin X, Daimler-Benz DB 605, Klimov VK-105 joueront pour les watermen.

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Il y a une injustice dans le tableau. Les connaisseurs comprendront tout de suite de quoi il s'agit: bien sûr, c'est du poids. Pour "l'eau" dans les performances, le poids dit "à sec" est toujours donné, c'est-à-dire sans eau/antigel. En conséquence, ils seront dans les coulisses, c'est-à-dire sur la piste, plus lourds. Quelque part de 10 à 12 %, ce qui est beaucoup.

Maintenant, allons comparer.

Concevoir

Structurellement, bien sûr, il est plus facile à aérer. Aucune veste de refroidissement nécessaire, aucun radiateur nécessaire, aucune armure protégeant le radiateur, la tuyauterie, les volets du radiateur.

Le moteur à air est plus simple et donc moins cher à fabriquer et à entretenir. Et plus sûr au combat. On sait que les moteurs refroidis par air ont résisté à plusieurs coups et ont continué à fonctionner, ayant perdu deux voire trois cylindres. Mais le moteur à eau tombait facilement en panne en cas de choc dans le radiateur.

1: 0 en faveur des moteurs à air.

Refroidissement

Plus efficace, en général, l'air. Le principal problème avec les étoiles doubles était l'évacuation de la chaleur de la deuxième rangée de cylindres. Si les concepteurs pouvaient le gérer, tout allait bien.

En vol, l'avion fournissait tranquillement la quantité d'air nécessaire pour refroidir les culasses. Et le moteur à eau avait une limitation sous forme de température du liquide, qui était limitée par le point d'ébullition de l'eau / de l'antigel. La température des culasses d'un moteur à air est de toute façon supérieure à la température du liquide de refroidissement, de sorte qu'avec le même volume d'air passant par les culasses de l'air et le radiateur des moteurs à eau, l'air était plus efficace, puisque la surface du radiateur était nettement inférieure à la surface de l'étoile. Et l'évacuation d'une unité de chaleur nécessitait un volume d'air plus important que celui des culasses.

Surtout quand, au fil du temps, les radiateurs se sont cachés dans les tunnels.

2: 0 en faveur de l'air.

Aérodynamique

Oui, les moteurs à eau avaient définitivement un avantage ici. Nez plus fin et plus pointu, fuselage plus étroit - les avions à propulsion hydraulique étaient sensiblement plus rapides que leurs concurrents à propulsion aérienne.

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Le front épais d'un avion à propulsion pneumatique porte un sérieux coup à l'aérodynamisme de l'avion. Et au début du voyage, et en général, l'anneau Townend était considéré comme le summum des inventions aérodynamiques.

Et au début des années 40, il y avait une sorte de division: les avions à moteurs à eau étaient plus rapides, les avions à air plus maniables.

Il est à noter ici que les plus légers I-16, A6M, "Rock" étaient en effet des machines très maniables. Mais ils étaient inférieurs en vitesse à leurs concurrents sur l'eau.

Le meilleur exemple ici est notre I-16.

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En fait, avec le "Cyclone" de la société "Wright", I-16 a facilement battu le Bf-109B en Espagne. Cependant, dès que les Allemands ont obtenu le DB-600, qui a donné à Emil l'avantage en vitesse et en vertical, les rôles ont immédiatement changé et le chasseur d'hier est devenu un jeu.

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En réalité, ce n'était pas seulement une génération de moteurs plus puissante, c'était aussi une question d'aérodynamisme. Les avions sont devenus plus minces et plus lisses, les radiateurs ont été encastrés dans les ailes et les fuselages, et l'utilisation d'antigels a permis d'améliorer le transfert de chaleur et de réduire la taille et - surtout - le poids des radiateurs et du liquide de refroidissement, qui devaient être versés dans le système.

Donc 2:1 en faveur de l'air.

Armement

Et ici, il y a beaucoup de nuances.

Le moteur à eau a été simplement créé pour les vrais tireurs d'élite, car il permettait l'utilisation d'une chose aussi merveilleuse qu'un pistolet à moteur. Le canon visait exactement le nez de l'avion, pas de problème. De plus, quelques mitrailleuses pourraient être placées autour du bloc-cylindres.

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Tout cela a donné une très bonne deuxième volée avec une dispersion minimale. Un point très important.

Ici, vous devez immédiatement donner un point aux watermen. 2: 2.

Cependant, qui a dit que les chasseurs refroidis par air étaient tristes ? Absolument pas!

Commençons par le fait qu'il y avait deux chasseurs uniques, La-5 et La-7, avec lesquels le moteur ASh-82 permettait de placer deux et trois canons synchrones ShVAK. Oui, la charge de munitions était assez décente, environ 120 coups par canon, c'était suffisant au-dessus du toit pour mener une bataille et détruire n'importe quel bombardier ennemi.

Moteur d'avion: refroidi par air ou par eau ?
Moteur d'avion: refroidi par air ou par eau ?

Mais les combattants de Lavochkin sont une exception très intéressante à la règle.

Mais tous les autres, Allemands, Japonais, Américains, ont préféré profiter du fait qu'il n'y a pas de radiateurs de refroidissement encombrants dans et autour de l'aile, et ont placé des batteries entières dans les ailes.

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Soit dit en passant, il y a aussi assez d'avantages. Plus facile à entretenir… non, pas d'armes. Juste un moteur, autour duquel les canons, les mitrailleuses et les cartouches/obus ne sont pas coincés. Il y a plus d'espace dans l'aile, respectivement, vous pouvez marquer plus de munitions et un plus grand nombre de canons.

Le Focke-Wulf 190A-2, propriétaire de l'un des seconds obus les plus impressionnants, portait quatre canons de 20 mm dans ses ailes. Certes, il y avait un "secret". Les canons racine (situés plus près du fuselage) avaient 200 cartouches, et les plus éloignés seulement 55. Mais toujours impressionnant. Plus deux mitrailleuses synchrones.

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Les Japonais sur le Ki-84 "Hayate" ont coûté moins de munitions pour les canons d'aile, seulement 150 cartouches et 350 cartouches pour les mitrailleuses synchrones.

Mais à mon avis, les Américains ont obtenu le succès le plus significatif en termes de déploiement d'armes. Le P-47 avec huit Browning de 12,7 mm et le F4U Corsair avec six est tout à fait. Plus une charge de munitions de 400 à 440 cartouches par baril. Sur l'aile la plus à l'extérieur du fuselage, la boîte latérale pourrait être réduite à 280 cartouches, mais c'est vraiment insignifiant.

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Vous pouvez parler longtemps du sujet qui est le meilleur, deux canons ou six mitrailleuses de gros calibre, mais c'est un sujet pour une étude distincte. Il y a des avantages et des inconvénients. En tout cas, 3000 tours contre 300-400 tours - il y a de quoi parler.

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Ainsi, en termes quantitatifs de déploiement d'armes, les combattants équipés de moteurs à air se sont avérés ne pas être pires que leurs collègues. De plus, comme les moteurs à air étaient plus puissants que ceux à eau, ils permettaient donc d'embarquer le plus. C'est logique.

Et si l'on prend comme comparaison le Yak-9 avec un canon de 20 mm et une mitrailleuse de 12,7 mm contre un chasseur américain avec une batterie de huit "Browning" de 12,7 mm, il est très difficile de dire qui sera le gagnant. Asu-sniper, bien sûr, n'aura besoin que d'une douzaine ou deux d'obus, mais si nous parlons de pilotes de mi-avion … Là, les mitrailleuses seront plus intéressantes, car au moins quelque chose touchera.

Score aérien. 3: 2.

protection

Tout est complètement différent ici. Le moteur à eau devait être protégé. Protégez le moteur lui-même des lumbagos, protégez le radiateur, protégez tous les raccords. Pour un ou deux coups dans la chemise du moteur ou le radiateur - et c'est tout, ils sont arrivés. Oui, il y a un certain temps avant que le moteur ne se bloque à cause d'une surchauffe. Et vous pouvez essayer d'atteindre un endroit pratique soit sur votre territoire, soit - un parachute. Pas très fiable, pas très pratique.

Une étoile aérienne pourrait simplement être défendue comme une plaque de blindage. Ces moteurs, bien sûr, avaient peur du lumbago, mais il y avait des cas où les Focke-Wulf fumaient sans une paire de cylindres, mais volaient. Et notre "La" rampait tout à fait normalement jusqu'aux aérodromes avec trois cylindres assommés. Il existe de nombreux cas de ce type enregistrés dans l'histoire.

C'est pourquoi La, Thunderbolt et Focke-Wulf se sont avérés être de très bons avions d'attaque. Le moteur à air pouvait se cacher des canons antiaériens de petit calibre et emporter tout sur son passage. Et des moteurs plus puissants permettaient facilement d'embarquer des bombes. La-5 - 200 kg, "Focke-Wulf" 190 série F - jusqu'à 700 kg et "Thunderbolt" série D - jusqu'à 1135 kg.

Maintenant, certains diront que le meilleur avion d'attaque de la Seconde Guerre mondiale a volé sur un moteur à eau, et ils auront raison.

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Cependant, l'Il-2 est un avion d'attaque né comme avion d'attaque. Et au-dessus, il s'agissait de chasseurs qui sont devenus des avions d'attaque. Il y a une différence, et surtout en termes de protection.

Et en termes de protection, les moteurs refroidis par air sont définitivement en avance. 4: 2.

C'est l'image. La raison en est, bien sûr, les étoiles à double rangée qui sont apparues au début des années 1940. Et ils ont éclipsé les moteurs à eau, qui ont fait un grand pas en avant depuis leur création.

L'étape principale du développement des moteurs refroidis par air a été le moment où les concepteurs ont résolu le problème du refroidissement de la deuxième rangée de cylindres. Beaucoup a été fait pour cela: les rangées de cylindres ont été écartées pour permettre à l'air de mieux circuler autour des culasses, la surface des refroidisseurs d'huile a été augmentée, car la majeure partie de la chaleur a été évacuée précisément à travers l'huile, et le les ailettes des cylindres ont été augmentées.

C'était la solution au problème de refroidissement qui donnait aux étoiles une longueur d'avance en termes de puissance et de masse. C'était simple: la double étoile avait une plus grande cylindrée par rapport au moteur à eau. D'où la grande puissance.

Si nous comparons la puissance spécifique de nos moteurs au niveau de 1943, alors l'ASH-82F avait un indicateur de 1,95 ch / kg et le VK-105P - 2,21 ch / kg de poids moteur. Il semble que le VK-105P était meilleur. Et n'importe quel avion avec cela aurait dû avoir un avantage.

Cependant, si nous prenons un avion qui a volé à la fois VK-105 et ASh-82 et comparons, nous ne serons pas surpris de voir que LaGG-3 avec VK-105P en termes de performances de vol perdait face à La-5 avec ASh-82 avec tout mon respect. Et ce malgré le fait que La-5, disons, ne brillait pas aérodynamiquement.

La puissance de la double étoile ASh-82 a résolu tous les problèmes aérodynamiques en tirant simplement l'avion au détriment des 500 ch "supplémentaires".

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Bien sûr, les concepteurs des moteurs à eau n'allaient pas abandonner et ont essayé de rattraper les bouches d'aération. Il y a eu des tentatives pour coupler les moteurs de sorte que les deux moteurs fonctionnent via une boîte de vitesses sur une seule hélice. En réalité, personne n'a réussi.

Plus intelligente était la conception des moteurs en forme de H et de X, lorsque plusieurs blocs-cylindres fonctionnaient sur un seul vilebrequin. Un tel moteur est venu du Britannique Napier "Saber", un monstre de 24 cylindres. "Typhoon", bien sûr, a volé avec lui, mais dès que les Britanniques ont pensé à leur air Bristol "Centaur", alors ils ont oublié le "Saber".

À la toute fin de la Seconde Guerre mondiale, une nouvelle génération de moteurs à eau fait son apparition, avec une cylindrée accrue principalement due à une augmentation du diamètre des pistons et à un amincissement des parois des blocs. D'un côté, cela affectait la ressource, de l'autre, cela donnait le pouvoir nécessaire. AM-42, "Griffon", DB-603, Yumo-213 - ils étaient tous bons à cet égard, mais étaient en retard pour la guerre.

Pour mettre la touche finale à la compétition des moteurs à pistons, il vaut la peine de se pencher sur la fin de leur carrière.

Lorsque les turboréacteurs sont apparus, les moteurs à pistons ont dû se retirer.

L'aviation légère et sportive est devenue le domaine des moteurs à combustion interne, qui avaient ses propres exigences en matière de moteurs.

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Les moteurs à air occupaient l'aviation sportive, mais les moteurs à eau ont simplement dû partir complètement. Certes, ces dernières années, il y a eu une tendance au retour des moteurs diesel dans l'aviation, mais en tout cas, ce ne sont pas tant des moteurs d'aviation que des moteurs d'automobile.

Donc, en résumé, j'assumerais la responsabilité d'affirmer que les moteurs à combustion interne d'avions refroidis par air étaient plus efficaces que leurs homologues refroidis par liquide à plusieurs égards.

Le fait que le moteur miracle ASh-82 fonctionne toujours à la fois dans les avions et dans les hélicoptères ne fait que confirmer cette affirmation.

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Donc, si quelqu'un pense différemment, il y a où parler et laisser votre vote sous la forme appropriée.

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