Te wspaniałe maszyny latające. Część I - napędy

Dzisiaj poznacie m.in. jaki jest najlepszy towar eksportowy Polski, sekret dzieciństwa Magdy Gessler oraz historia cwaniaka lekarza, który zwodzi system.

#1.

Pochodzący z Ottawy Joshua Barbour podjął na pół etatu pracę w pizzerii, gdzie dorabiał sobie dodatkowe pieniądze na Święta rozwożąc pizzę. To właśnie tam spotkał Darrena, znanego jako "Pizza Dad".

#1.

Na pierwszy ogień pójdą napędy samolotów myśliwskich i wszystkie techniczne aspekty związane z ich funkcjonowaniem.

Pierwszy samolot, który doczekał się udokumentowania – Wright Flyer – miał czterocylindrowy silnik rzędowy o mocy 12 KM, czyli ponad dwukrotnie mniejszej, niż pierwsza wersja Syreny

Moc ta z trudem starczała do startu samolotu, stąd bracia Wright lubili posiłkować się katapultą. No i oczywiście wystarczała do lotu samolotu z pilotem, może i z pasażerem, ale trudno wymagać, żeby uciągnęła sensowny płatowiec w jakikolwiek sposób uzbrojony. Chociaż pierwsze próby użycia broni maszynowej na samolocie wojskowym odbyły się właśnie na którejś z etażerek Wrightów – strzelec, siedzący obok pilota na skraju dolnego płata, miał do dyspozycji lekki karabin maszynowy Lewis (z charakterystyczną chłodnicą powietrzną), strzelający w dół do przodu. Ale to były próby. Zresztą, o uzbrojeniu też pogawędzę innym razem.

Głównym problemem była znaczna masa i stosunkowo niewielka moc silników rzędowych chłodzonych cieczą, podobnych, jak stosowano w samochodach. Powodowało to, że nadawały się głównie do samolotów dużych, a na pewno powolnych – zatem obserwacyjnych albo bombowych; przed I wojną światową myśliwce w dzisiejszym tego słowa rozumieniu (czyli niedużych, zwrotnych samolotów, zwykle jednomiejscowych) właściwie nie istniały. Obawiano się, że silnik stacjonarny chłodzony powietrzem będzie chłodzony jednak w sposób zbyt mało wydolny – na co pośrednim dowodem był przelot Blériota nad kanałem La Manche w 1909 roku, gdy silnik zaczął się przegrzewać jeszcze nad wodą i tylko deszczowa pogoda, gdy opad atmosferyczny pomógł chłodzić silnik, pozwolił Blériotowi wylądować na stałym lądzie.

Warto tu wspomnieć o silniku – był to Anzani o niespotykanym nigdy później układzie, miał trzy cylindry ustawione promieniście, ale co ok. 60°, przez co trudno ten silnik nazwać gwiazdowym; konstrukcyjnie był najbliższy silnikom trzyrzędowym (jak znane po wojnie w Polsce silniki Lorraine-Dietrich), tyle, że w każdym rzędzie było po jednym cylindrze. Podobno po wylądowaniu Blériot powiedział: „Więcej mocy, więcej mocy… Muszę zdobyć silnik Gnôme.” Zresztą, istniały już wtedy silniki rzędowe chłodzone powietrzem – i też miały skłonności do przegrzewania, więc stosowano je tylko w lekkich samolotach.

Pomysłowe rozwiązanie problemu chłodzenia silnika powietrzem pojawiło się jeszcze w XIX wieku, gdy skonstruowano silnik rotacyjny

W konstrukcjach pojazdów nie był szeroko stosowany, swój rozkwit osiągnął, gdy trafił do samolotów; rotacyjne silniki lotnicze skonstruowano po raz pierwszy w 1908 roku w firmie Gnôme, był to wtedy 50-konny pięciocylindrowy silnik. Obrazowo mówiąc, zamiast przykręcać korpus silnika do konstrukcji samolotu, a śmigło zakładać na wał, zrobiono dokładnie odwrotnie. Teraz silnik wirował, razem z nim przykręcone do karteru śmigło, blok cylindrów wykonując średnio 25 obrotów na sekundę zapewniał solidne chłodzenie, a mieszanka paliwowa szła do silnika przez nieruchomy wał. Tym samym jednak nie dało się zrobić kolektora wydechowego i oddzielnej instalacji olejowej – spaliny po prostu wylatywały więc od razu z zaworów wydechowych, a olej mieszano z benzyną, jak kiedyś robiono przy pojazdach z silnikiem dwusuwowym (widok kierowcy mieszającego w bańce benzynę z olejem był częsty na stacjach benzynowych jeszcze w latach 70. XX wieku). Zresztą niejeden silnik rotacyjny był dwusuwem… Ciekawostka, że jedynym odpowiednim wtedy olejem był olej rycynowy, w krajach Ententy kontraktowany przez armię, w państwach centralnych nie zaliczany do surowców strategicznych.

Wprawdzie silniki rotacyjne napędzały ikoniczne samoloty obu stron walczących – chociażby Nieuporty, Sopwithy i starsze Fokkery – ale miały jednak liczne wady

Problem ze smarem w państwach centralnych to był drobiazg… Rzecz w tym, że wraz ze wzrostem mocy silników rosła ich masa, a co idzie za tym, a wynika z zasady zachowania momentu pędu, rosło oddziaływanie na płatowiec. Szybkie samoloty z silnikami rotacyjnymi były po prostu niesymetryczne w pilotażu. Najsilniej (a przynajmniej w najbardziej znanym przypadku) objawiało się to w samolocie Sopwith Camel: asymetria była tak duża, że czasem szybciej było zakręcić w lewo o 270° niż w prawo o 90°, zakręt w lewo o 180° odbywał się na dystansie dwóch długości maszyny, a po zakręcie o 360° samolot wpadał w wiry, które sam przed tym manewrem wytworzył; w prawo oczywiście maszyna się leniła. Doszło do tego, że trzeba było wprowadzić wersję szkolną myśliwca, co w owych czasach było unikatem.

Próby rozwiązania problemu to: nowoczesne silniki rzędowe chłodzone cieczą, silnik birotacyjny (gdzie silnik obracał się w jedną stronę, a śmigło w przeciwną, co znacznie równoważyło momenty) i nowe stacjonarne silniki gwiazdowe chłodzone powietrzem (jako że równolegle z rzędowymi istniały silniki gwiazdowe chłodzone cieczą, łączące w sobie wady obu systemów).

Koniec I wojny to początek końca silników rotacyjnych

Nie dawało się dalej zwiększać mocy (bez negatywnego wpływu na konstrukcje), silniki birotacyjne były zbyt skomplikowane i nie stanowiły istotnej konkurencji dla nowych silników stacjonarnych. Już fakt, że konstrukcyj wielosilnikowych z silnikami rotacyjnymi było jak na lekarstwo, powinien dać sporo do myślenia. Po wojnie stosowano je jeszcze w samolotach szkolnych (również w budowanych w Polsce – patrz Bartel BM-4a), ale w połowie lat 20. XX wieku całkowicie z nich zrezygnowano. Ostatnim dłużej użytkowanym w linii samolotem myśliwskim z silnikiem rotacyjnym był Sopwith Snipe.

Poza silnikami rotacyjnymi rozwijano siniki stacjonarne, chłodzone cieczą. Z początku napędzały one samoloty zwiadowcze, bombowe i inne ciężkie; dość szybko powstały jednak silniki dostatecznie lekkie, żeby nadawały się do użytku również na małych maszynach myśliwskich. Wobec wspomnianych problemów z rycynusem w Niemczech szybko pojawiły się silniki Mercedes D III, nieco później BMW III i IV (cyfry oznaczały "klasę" silnika, czyli w jakim zakresie mieści się rozwijana moc; kolejne modele oznaczano kolejnymi literami po cyfrze) o mocach odpowiednio 160, 185 i 250 KM; napędzały one myśliwce takie jak Albatrosy serii D, z których najsłynniejsze były D.III i D.V, oraz Fokker D.VII, Pfalz D.III i D.XII, a także samoloty rozpoznawcze, szturmowe (Junkers), bombowe (Gotha, AEG itd.). Były to silniki sześciocylindrowe, jednorzędowe, z oddzielnymi żeliwnymi cylindrami, z których każdy miał własną koszulkę dla wody chłodzącej.

Nowy, ciekawy silnik zaprezentował inżynier Birkigt w firmie Hispano-Suiza

Ośmiocylindrowy, widlasty (a więc stosunkowo krótki, a co ważne - między blokami cylindrów można było umieścić broń strzelającą przez piastę śmigła (po zastosowaniu przekładni), rozwijał z początku 140 KM, co w późniejszych wersjach podniesiono aż do 300 KM, dzięki czemu myśliwce w niego wyposażane przekroczyły 200 km/h prędkości maksymalnej. Pierwszym samolotem, który go dostał, był francuski SPAD VIIC1, później wyposażano w niego samoloty produkowane w Anglii - w licencyjną wersję nazwaną Wolseley Viper.

Zauważmy, że cylindry były już zblokowane - blok silnika był odlewany z aluminium, gdzie poumieszczano kanały dla cieczy chłodzącej, a tylko tuleje cylindrów osadzane w odpowiednich miejscach były żeliwne.

W Anglii powstawały już wcześniej potężne, dwunastocylindrowe, widlaste silniki Rolls-Royce Eagle, dające od 250 KM, stosowane na samolotach bombowych jak D.H.4 czy Handley Page O/100. Dla myśliwców jednak za ciężkie.