Kraków 7.06.2016r.


An aircraft engine. Part 07

Silnik spalinowy-tłokowy rzędowy

Ciąg dalszy


Polskie silniki rzędowe.


Lorraine-Dietrich 12

Silnik Lorraine-Dietrich 12 był pierwszym silnikiem rzędowym budowanym w Odrodzonej Rzeczypospolitej. Departamentu IV Żeglugi Powietrznej zdecydował o podjęciu zakupów licencyjnych. Na początek zakupiono licencję francuskich silników Lorraine-Dietrich, o mocy 400 KM i 450 KM. W grudniu 1926 roku doszło do podpisania porozumienia pomiędzy firmą Skoda Polska, a licencjodawcą Lorraine-Dietrich. W formie kredytu firma Lorraine-Dietrich dostarczała korbowody, cylindry, rozrządy oraz kartery. W okresie 1928-1930 wytwórnia Polskie Zakłady Skoda zbudowały 300 silników Lorraine-Dietrich 12 o mocy 450 KM. W późniejszych latach wykonywano tylko remonty tych silników i dostarczano części zamienne. Współpraca z firmą Lorraine-Dietrich została zakończona z uwagi na przejście na produkcję silników chłodzonych powietrzem. Była to decyzja bardzo dobra, a jej inicjatorem był pułkownik Ludomił Rayski.


Pierwszym silnikiem był Lorraine-Dietrich LD-400 o mocy max 415 KM. Silnik oznaczano także 12 DB lub Typ 13. Moc max 415 KM osiągał przy 1 800 obrotów na min. Silnik został opracowany w 1920 roku. Jest zbudowany w układzie V-12, chłodzony cieczą. Każdy cylinder posiadał dwa zawory i dwie świece. Cylindry łączono po dwa w jednym bloku, w którym był jeden układ kanałów chłodzących. Cylindry wykonano ze stali, a karter z aluminium. Pojemność skokowa 23,7 litra. Masa 370 kg. Silnik stosowano między innymi w samolotach: Potez XV, Potez XXVII, Breguet XIX, bombowcu Farman F.62 Goliath. Poczyniono przygotowania do jego produkcji, której ostatecznie nie podjęto skupiając się na mocniejszym silniku Lorraine-Dietrich LD-450.



Drugim silnikiem rzędowym, który został zakupiony przez Polskę był Lorraine-Dietrich LD-450 (LD-12 Eb, Typ 14). Silnik opracowano w 1922 roku i został zbudowany w układzie W-12, jest chłodzony cieczą, ma po dwa zawory na cylinder,. Cylindry zblokowano po dwa w sześciu blokach. Silnik max moc 450 KM osiągał przy 1 850 obr/min. Masa silnika 435 kg, pojemność skokowa 24,4 litra, stopień sprężania 6,1. Macierzystym zakładem w którym produkowano ten silnik była fabryka w Argenteuil w aglomeracji Paryża. W Polsce produkcję uruchomiono w zakładach Skoda Polska. Silnik wykorzystywano do napędu samolotów: Potez XXV, Breguet XIX, PWS-10, Fokker F.VII.



W 1930 roku konstruktorzy Polscy Franciszek Peter i Aleksander Seńkowski zbudowali prosty rzędowy, 4-cylindrowy silnik lotniczy o nazwie PZInż PS-II PeterSen o mocy 90 KM. Napęd został zbudowany w PZInż. Próby w powietrzu przeprowadzono na samolocie WK-3. Silnik był poprawny, ale jego dopracowanie wymagało długiego okresu czasu i funduszy.


Nazwa PZInż to skrót Państwowe Zakłady Inżynieryjne. Firma powstała z przekształcenia Centralnych Warsztatów Samochodowych w dniu 19.03.1928 roku. Inicjatorem był Eugeniusz Kwiatkowski. Główny zakład (zbudowany w 1933 roku) mieścił się w Warszawie na Pradze przy ulicy Terespolskiej 34/36 (obecnie ulica Chodakowska). Firma w 1935 roku zatrudniała około 5 500 pracowników. Działała w przemyśle motoryzacyjnym i branży zbrojeniowej. Produkowała samochody, motocykle, ciężarówki, autobusy, czołgi, ciągniki artyleryjskie oraz silniki. Samochody i motocykle były nadal produkowane pod marką CWS (Centralne Warsztaty Samochodowe). W 1930 roku firma przejęła zbankrutowane zakłady Ursus. W 1933 roku firma stała się konsorcjum z sześcioma podległymi fabrykami. Paleta wyrobów gotowych i prototypów była ogromna.



Z początkiem 30-lat zespół konstruktorów silników lotniczych zaczął pracować dla zakładów Skoda Polska. Byli to Franciszek Peter, Aleksander Seńkowski i Wiktor Narkiewicz. Powstał silnik Avia 3 o mocy 63 KM. Silnik rzędowy, 4-cylindrowy w układzie odwróconym (karter u góry). Konstrukcja powstała w 1934 roku. Silnik przeszedł testy na prototypie samolotu RWD-16 i prototypie PWS-40 Junak. Silnik nie wszedł do produkcji seryjnej.



Ten sam zespół konstruktorów opracował równolegle silnik Avia 4 o mocy 100 KM. Silnik 4-cylindrowy w klasycznym układzie. Silnik przeszedł testy w powietrzu, ale nie został skierowany do produkcji seryjnej.


Polskim silnikiem rzędowym był silnik PZL Foka, chłodzony powietrzem, o mocy nominalnej 420 KM. Z silnikiem tym wiązano wielkie nadzieje. We wrześniu 1934 roku inżynier Stanisław Nowkuński przystąpił do pracy nad silnikiem Foka, który do dnia dzisiejszego wzbudza dużo emocji. Silnik był w wersji 8-cylindowej (w wersji rozwojowej był 12-cylindrowy) zaprojektowany w układzie odwróconego V. Moc startowa 331 kW (450 KM). Silnik Foka miał posłużyć do napędu samolotu myśliwsko-bombowego PZL-38 Wilk, (według koncepcji inż. Jerzego Dąbrowskiego, konstrukcji inż. Franciszka Misztala) oraz samolotu PZL 39 (LWS-4). Niestety, w dniu 30.07.1936 roku inżynier Stanisław Nowkuński zginął podczas wspinaczki na Czarny Szczyt w Tatrach Słowackich. Tragedia nastąpiła jeszcze przed rozpoczęciem prób silnika PZL Foka.


Zamówienie na silnik z Dowództwa Wojska Polskiego wpłynęło wiosną 1934 roku. W tym momencie złamano zasadę stosowaną w Polsce, że samolot projektowano w momencie, kiedy silnik był już gotowy. Teraz jednocześnie opracowywano płatowiec i silnik do niego. Zamysł był ze wszech miar ryzykowny, ale możliwy. I czasami to rozwiązania w świecie przynosiły bardzo dobre rezultaty. Musimy także pamiętać, że u germańców rządził już demokratycznie wybrany hitler, który zdążył już podeptać wszystkie traktaty kończące wielką wojnę światową i szykował się do kolejnej wojny.


Inżynier Stanisław Nowkuński wykorzystał układ zastosowany w silniku Farman 12a i Ranger V-770 V oraz podpatrzył nowoczesne rozwiązania wprowadzane w silnikach Francuskich i Yankeskich. Początkowo silnik był w rozwiązaniu V-8, o mocy 420 KM (310 kW) przy 4 000 obr/min. Miał mieć reduktor i doładowanie sprzęgnięte mechanicznie. Sprężarka pochodziła od silnika Bristol Mercury. Masa silnika z reduktorem i sprężarką miała wynosić 250 kg. Osłony silnika wykonano z blachy aluminiowej. Silnik miał poruszać 2-łopatowe śmigło stałe, a docelowo 3-łopatowe metalowe śmigło o średnicy 2 m, firmy Ratier.


Główne prace nad nowym silnikiem rozpoczęto w październiku 1934 roku. W grudniu 1934 roku konstruktor inżynier Stanisław Nowkuński miał już gotowe obliczenia, wybrane komponenty i surowce. W zespole konstruktorskim byli: Jerzy Bełkowski, Kazimierz Księski, Jan Oderfeld, Jarosław Naleszkiewicz i Edward Kotarski. Z początkiem 1935 roku Polskie Zakłady Skoda zostały przejęte przez państwo i stały się WS-1 PZL, w związku z tym silnik otrzymał oficjalną nazwę PZL Foka. Na początku 1936 roku projekt był gotowy. Zdecydowano o budowie ośmiu prototypów. Po śmierci konstruktora prace nad programem zostały drastycznie zwolnione. Nowym szefem zespołu został Jan Oderfeld. W październiku 1936 roku przystąpiono do budowy prototypu. Kiedy uruchomiono pierwszy silnik, pozostałe siedem poddawano modyfikacjom. Inżynierom (Jan Oderfeld, Włodzimierz Strzeszewski, Jerzy Bełkowski) potrzeba było kolejnych dwóch lat na rozwiązanie wszystkich problemów. Pierwszy silnik ważył zaledwie 210 kg, ale osiągnął moc tylko 180 KM (130 kW), co było przykrym zaskoczeniem dla konstruktorów. Dzięki kolejnym modyfikacjom na początku 1937 roku, osiągnięto moc ponad 350 KM (260 kW). Przeprowadzono testy w powietrzu. Pod koniec 1936 roku inżynier Jan Oderfeld poinformował, że czas dopracowania silnika wydłuży się. Dodatkowo poinformował, że silnik powinien być 12 cylindrowy, aby nadążyć za światowymi trendami. Kiedy w 1938 roku samolot PZL Wilk z silnikami PZL Foka był demonstrowany na Salonie w Paryżu, silnik był jeszcze daleki od produkcji seryjnej. Niedopracowane było chłodzenie silnika. Zdarzały się także pęknięcia karterów. Wojsko Polskie nadal podtrzymywało zamówienie na minimum 400 sztuk silników. Jednak program stracił priorytet rządzących, bo francuskie firmy Hispano-Suiza i Gnome-Rhone zaoferowały swoje nowe modele silników. Efektem było kolejne zwolnienie prac nad silnikiem PZL Foka. Na dodatek, samolot PZL Wilk, główny beneficjent silnika, okazał się cięższy od planów. Wobec tego, silnik PZL Foka V-8 okazał się niepotrzebny. Można było przystąpić do opracowania silnika PZL Foka B V-12 o mocy 700 KM (520 kW), osiąganej na pułapie 5 000 m. Początkowy optymizm, spowodowany zakładaną prostotą przejścia od silnika V-8 do silnika V-12 szybko przygasł. Z silnika PZL Foka A można było zaadoptować tylko tłoki, cylindry i zawory. Cała reszta musiała być zaprojektowana od nowa. Budowę pierwszego prototypu PZL Foka B rozpoczęto z początkiem 1939 roku. Testy przewidziano na 1940 rok, a produkcja seryjna miała ruszyć od 1942 roku. Atak zarazy germańskiej zniweczył zamierzenia, zanim prototyp PZL Foka B został uruchomiony.



Omawiając silnik PZL Foka warto zatrzymać się na chwilę przy chłodzeniu silników lotniczych, które nie mają układu chłodzenia cieczą. Przy silnikach gwiazdowych problem rozwiązano zaskakująco poprawnie. Opracowano osłonę aerodynamiczną, która nie tylko odpowiednio kieruje strugi powietrza, ale jednocześnie zmniejsza opór aerodynamiczny całej konstrukcji. W czasie II wojny światowej słuszność tej koncepcji potwierdziły liczne myśliwce z USA, Japonii, a także germański Focke-Wulf FW-190.


Nieco inaczej przedstawiała się sprawa z silnikami rzędowymi. System takiego chłodzenia należało opracować indywidualnie dla każdego silnika. Problemem było skuteczne opływanie powietrzem każdego cylindra. Dla PZL Foka opracowano centralny wlot powietrza chłodzącego umieszczonego między rozwidleniem pierwszych cylindrów. Kształ i wielkość wlotu powietrza był zmieniany kilkakrotnie. Wyloty umieszczono za każdym z cylindrów w bocznych ścianach osłony silnika. Rozważano zastosowanie wewnętrznych kierownic i przymykanych żaluzji. Z dostępnych informacji wynikało, że system działał poprawnie i wymagał tylko drobnych poprawek.


W drugiej połowie 30-lat sytuacja z silnikami tłokowymi dla lotnictwa nadal była trudna. Duże nadzieje wiązano z budową nowej fabryki silników WS-2 w Rzeszowie. Główną ich produkcją były silniki gwiazdowe. Zakupiono także licencje na dwa silniki małej mocy. Pierwszym był silnik oznaczony w Polsce PZInż. Junior, drugim PZInż. Major. Były to licencje czeskich motorów firmy A.S. Walter Tovarny. Produkcję obu silników uruchomiono w 1935 roku w zakładach w Ursusie, a następnie w PZL WS-2 w Rzeszowie. Łącznie zbudowano około 600 sztuk (500 sztuk – Junior, 100 sztuk – Major).


PZInż. Junior to silnik o mocy 110 KM. Silnik jest rzędowy, czterocylindrowy, z cylindrami umieszczonymi pod wałem korbowym. Chłodzony powietrzem. Moc max 120 KM przy 2 300 obr/min. Pojemność 5,8 dcm3. Stopień sprężania 5,2. Masa 148 kg. Budowany bez doładowania i reduktora. Silnik był przeznaczony do napędu samolotów szkolno-łącznikowych RWD-8 oraz akrobacyjnych RWD-10.



PZInż. Major (moc 120 KM), czasami oznaczany PZInż Major 4. Konstrukcja podobna do silnika Junior. Był przeznaczony do napędu samolotów sportowych RWD-13, szkolnych RWD-17 oraz PWS-35. Silnik produkowano od 1935 roku w zakładach w Ursusie. W kwietniu 1939r., zakład w Rzeszowie był zdolny do podjęcia produkcji wielkoseryjnej. Do ataku zarazy germańskiej w Rzeszowie udało się zbudować 50 silników. Łącznie powstało 100 silników PZInż Major.



W dwudziestoleciu międzywojennym nie udało się wprowadzić do produkcji seryjnej żadnego Polskiego silnika rzędowego (gwiazdowe tak). Zdecydowanie zabrakło odpowiednich funduszy i czasu. Daleko nam było do wysoko rozwiniętych przemysłów USA, UK, Francji, czy Włoch. I chodzi tu nie tylko o dobre rozwiązania konstrukcyjne, ale także o cały przemysł metalurgiczny (huty, odlewnie), zaplecze naukowe i procedury testów i prób w locie. Zważywszy jednak na to, że Polski Przemysł Silników Lotniczych powstawał z niczego to nie należy uważać tego za porażkę. Powstało kilka Polskich konstrukcji, które miały szansę na wejście produkcji. Z końcem 30-lat mieliśmy trzy zakłady produkujące silniki: PZInż Ursus, WS-1 Okęcie, WS-2 Rzeszów i ich moce produkcyjne rosły. W 1940 roku WS-2 Rzeszów planował zbudować minimum 500 silników. Huty dostarczały coraz lepsze stopy, a odlewnie stopniowo uzyskiwały dobrą jakość wyrobów.


O lotniczych silnikach tłokowych jeszcze będzie mowa, kiedy przekroczymy 1944 rok.


Opracował Karol Placha Hetman