niedziela, 31 sierpnia 2014

Challenge 1934: Silnik Skoda GR-760 – klucz do zwycięstwa

RWD-9S do dziś wzbudza podziw swoimi osiągami. Wielu autorów uważa, że zwycięstwo w Challenge 1934 odniesiono dzięki znakomitemu silnikowi Skoda GR-760 projektu Stanisława Nowkuńskiego. Doskonałość silnika w niczym nie umniejsza wartości płatowca, bowiem naszym zdaniem dzieło młodej ekipy DWL było demonstracją technologii mechanizacji skrzydła na najwyższym światowym poziomie. Wnioski wypływające z dziejów lotnictwa mogą być różne. Połączenie znakomitego silnika z przeciętnym płatowcem często dawało samolot o nadzwyczajnych osiągach, a kiepskie silniki niejednokrotnie niweczyły dobrze zapowiadające się płatowce. Historia lotnictwa II RP opowiedziana z perspektywy silnika lotniczego może być niezwykle pasjonująca. Silnik jest wszak urządzeniem technicznym skłaniającym do obiektywizmu, przedmiotem, który – mówiąc językiem herbertowskim – patrzy na nas okiem spokojnym, bardzo jasnym.


Jerzy Bajan przy samolocie RWD-9

Stanisław Nowkuński jest uznawany za najzdolniejszego polskiego konstruktora silników lotniczych. Przedwczesna śmierć uniemożliwiła rozwój jego talentu. Cztery silniki Nowkuńskiego są typowym dorobkiem zdolnego inżyniera u progu wielkiej kariery. Debiutancki, prosty Skoda G-594 „Czarny Piotruś”, Skoda G-1620 „Mors” w wersjach A i B (będący kopią amerykańskiego P&W Twin Wasp), słynny Skoda GR-760 i niedokończony PZL „Foka” to całe dzieło młodego konstruktora. GR-760 był urządzeniem wybitnym, „Mors” jedynie przeciętnym, a „Foka” nieudanym. GR-760 był silnikiem sportowym zbudowanym specjalnie na Challenge 1934. Zwycięstwo w prestiżowych zawodach przyniosło maszynie RWD-9 sławę i uznanie, jednak konstruktor traktował swoje dzieło z dziwną obojętnością. Pomimo zainteresowania licencją ze strony firm włoskich i francuskich nie podjęto produkcji seryjnej. Prawdopodobnie doprowadzenie silnika do stanu gwarantującego jego wszechstronną użyteczność wymagało większego wysiłku niż się powszechnie uważa. Poza tym jak na silnik turystyczny był on zbyt mocny i drogi w eksploatacji, a wojsko nie było zainteresowane jego wykorzystaniem, tak więc najlepszy i najbardziej znany polski silnik tłokowy zakończył swoją karierę na etapie prototypu.

Wyścigi

Najsłynniejsze wyścigi lotnicze rozgrywano w USA. W ramach National Air Races dwa najbardziej prestiżowe wyścigi to: długodystansowe Bendix Race Trophy oraz rozgrywane na krótkim dystansie Thompson Race Trophy. Samoloty wyścigowe zza Atlantyku różniły się od europejskich wielkością i mocą używanych silników. Powszechnie używano najmocniejszych wojskowych silników lotniczych, co wpływało na gabaryty i osiągi amerykańskich wyścigówek. W Europie bodaj największą sławą cieszyły się zawody o puchar rodziny Deutsch de la Meurthe. Szczególnie interesujące wyścigi rozgrywano w latach 1933–1935 ze względu na zastosowanie najnowszych osiągnięć w aerodynamice i budowie silników lotniczych. Ponieważ regulamin zawodów ograniczał pojemność skokową silników do ośmiu litrów, a wysiłek konstruktorów skupiał się na osiągnięciu maksymalnej mocy ze stosunkowo niewielkiej pojemności, powstawały silniki o niezwykłej wydajności i wyrafinowanej konstrukcji. W budowie płatowców stosowano układ wolnonośnego jednopłata z wciąganym podwoziem, o skorupowej konstrukcji kadłuba i pracującym pokryciem płata. Dominowały piękne samoloty firmy Caudron wyposażane w coraz mocniejsze sześciocylindrowe chłodzone powietrzem silniki Renault, ich moc wzrastała od 170 KM w roku 1933 do 320 KM w roku 1935. Jedynie w 1933 r. dominację Caudronów udało się przełamać firmie Potez. Wspaniały Potez 53 z silnikiem gwiazdowym Potez 9B o mocy aż 310 KM pilotowany przez Georgesa Detre zdecydowanie pokonał konkurentów, uzyskując na dystansie 1000 km średnią prędkość 322,81 km/h.

 Potez 53
        
Obszerną relację z tych zawodów pióra Jerzego Drzewieckiego przedstawiła „Skrzydlata Polska” z czerwca 1933 roku. Autor dostrzega najnowsze trendy w lotnictwie sportowym i umiejętnie je analizuje. Na początku swoją uwagę koncentruje na dziwacznym Farmanie, który dysponując najmocniejszym silnikiem, nie odegrał żadnej roli w wyścigach ze względu na awarię chłodnicy. Następnie entuzjastycznie opisuje zwycięską maszynę, która jako studium szybkiego samolotu wyścigowego jest znakomitym punktem wyjścia dla konstrukcji przyszłego myśliwca. Myli się, twierdząc, że wyścigowe silniki staną się niebawem znakomitymi silnikami turystycznymi i nieco naiwnie stwierdza, iż Niemcy swe sukcesy w konstrukcji samolotów komunikacyjnych osiągnęli poprzez rozwój lotnictwa turystycznego.
            
Potez 53 Fot: Johnny Comstedt
W tym czasie Nowkuński zajęty jest projektowaniem silnika przeznaczonego na Challenge 1934, zapewne walczy z czasem, bo terminy są bardzo napięte i poszukuje inspiracji dla swej nowej konstrukcji. Zna wymogi regulaminowe i koncepcję przyszłego samolotu. Wiadomo, że nowa maszyna będzie czteroosobową wersją RWD-6, wymagającą silnika o mocy 250–300 KM i wyczynowej charakterystyce. Specjalistyczne pisma, takie jak „Flight” czy „Skrzydlata Polska” drukują obszerne relacje na temat Coupe Deutsch de la Meurthe, które Nowkuński na pewno studiuje, w związku z tym rodzi się interesujące pytanie: Czy podczas projektowania GR-760 Nowkuński czerpał inspirację z silnika Potez 9B?


Silnik gwiazdowy – dlaczego?

RWD-9, widok od przodu, dobrze widoczny silnik oraz skrzydła po złożeniu. Fot: Narodowe Archiwum Cyfrowe

Lekkie samoloty sportowe i turystyczne z reguły korzystają z silników rzędowych chłodzonych powietrzem, jednak RWD-9 był tylko z nazwy samolotem turystycznym. W gruncie rzeczy była to maszyna ściśle wyczynowa, budowana specjalnie pod wymogi regulaminowe, z rozbudowaną mechanizacją płata i bardzo mocnym silnikiem. Konstruktor decydując się na układ gwiazdowy, dokonał wyboru, za którym przemawiało jego osobiste doświadczenie oraz szczegółowa analiza regulaminu. Challenge był dla silników lotniczych imprezą niezwykle wymagającą. Start na ośmiometrową bramkę wymagał wysokiej, lecz krótkotrwałej mocy, rajd na dystansie ponad 7000 km wymagał wytrzymałości, a końcowy wyścig połączenia obu zalet. W zasadzie nie było wówczas na świecie rzędowego silnika chłodzonego powietrzem o mocy około 300 KM, który spełniałby tak rozbieżne wymogi. Porażką zakończył się start znakomitego samolotu PZL.26 wyposażonego w silnik Menasco-Buccaneer B-6 S3 o mocy maksymalnej 265 KM. Nic dziwnego, że Nowkuński sięgnął po wypróbowane rozwiązanie, czyli silnik gwiazdowy, który dawał większą pewność sukcesu ze względu na swoją niezawodność. Aby uzmysłowić sobie różnicę pomiędzy samolotami wyczynowymi a użytkowymi porównajmy osiągi Wilgi-35 z lat sześćdziesiątych i RWD-9S zbudowanego trzydzieści lat wcześniej.

Tabela Wilga kontra RWD-9.



Źródło: Schier Wiesław, Najsłynniejsze Polskie Samoloty Wyczynowe

Podobieństwo silników GR-760 i Potez 9B jest uderzające, na pierwszy rzut oka oba silniki są niemal identyczne. Średnica polskiej jednostki wynosiła 970 mm, francuskiej 950 mm; ciężary to odpowiednio: 155 kg i 170 kg; podobnie rozwiązany rozrząd i po dwa zawory na cylinder. Jednak nieco bardziej wnikliwa analiza uwidacznia pierwsze różnice. Polski silnik posiadał prosty reduktor obrotów o przełożeniu 3:2, lżejszy od stosowanych w silnikach Bristol planetarnych reduktorów Farmana. Potez 9B nie posiadał reduktora, chociaż dysponował większą mocą. W sposobie uzyskania wysokiej mocy jednostkowej tkwi największa różnica pomiędzy obydwoma silnikami. Nowkuński poszedł w kierunku maksymalnych obrotów przy niewielkim doładowaniu, francuski silnik korzystał z dużego doładowania, uzyskując maksymalną moc przy niższych obrotach. W obu przypadkach sprężarki nie były wykorzystywane do utrzymania mocy na dużych wysokościach jak ma to miejsce w samolotach wojskowych, wprost przeciwnie, samoloty sportowe powinny dysponować maksymalną mocą na poziomie od 0 do 100 m, co wynikało ze specyfiki zawodów. Sprężarki pracowały więc bez dławienia po to, aby silniki uzyskiwały maksymalne doładowanie i najwyższą moc na najmniejszej wysokości. Różnice pomiędzy sprężarkami były istotne, Potez dysponował mechaniczną sprężarką odśrodkową, pracującą na bardzo wysokich obrotach (przełożenie 11,5:1) i dającą spręż na poziomie 1,45, GR-760 był zaś wyposażony w niskociśnieniową dmuchawę-mieszacz, której maksymalne obroty wynosiły jedynie 13 200 obr/min, z tego wniosek, że przełożenie sprężarki wynosiło 4:1. Silnik francuski był cięższy i dzięki temu miał nieco większy potencjał rozwojowy. 

Prototyp RWD-9 z rzędowym silnikiem Menasco Buccaneer B6 S-3. Źródło: Archiwum Rodziny Rychterów

W edycji pucharu Deutsch de la Meurthe z 1934 roku firma wystawiła zmodyfikowany samolot Potez 533 wyposażony w silnik 9Bb o mocy 350 KM przy 2800 obr./min, niestety na skutek awarii nie ukończył on wyścigów. Zwycięzca sprzed roku Georges Detre wystartował na starym płatowcu (silnik miał moc podwyższoną do 315 KM) i także dotknęła go awaria silnika. To krótkie porównanie wskazuje, że francuski silnik nie stanowił zasadniczego źródła inspiracji dla polskiego konstruktora. Ze względu na podobną pojemność skokową wymiary obu silników były zbliżone, ale ciężar Poteza 9Bb był już wyższy o 20%. Niski ciężar GR-760 jest dużym osiągnięciem projektanta, ponieważ przy wysokich obrotach cechowała go wytrzymałość i sztywność konstrukcji, gorzej było z trwałością z powodu zastosowania elementów z elektronu. Warto dodać, że w dziewięciocylindrowym silniku gwiazdowym siły bezwładności powstające w czasie ruchu obrotowego i posuwisto-zwrotnego łatwo jest wyrównoważyć przeciwciężarem (problemy związane z wyrównoważeniem silnika „Foka” przyczyniły się do jego porażki). Silnikowi GR-760 ideowo było bliżej do angielskich silników Pobjoy przystosowanych do pracy przy dużych prędkościach obrotowych. Szczytowe osiągnięcie firmy – silnik gwiazdowy „Niagara V” z 1937 roku o pojemności skokowej 3138 cm3 – osiągał moc 125 KM przy 4000 obr./min i stopniu sprężania 8:1.
            

Stanisław Płonczyński (z prawej) z mechanikiem Stanisławem Zientekiem  przy RWD-9S. Fot: Narodowe Archiwum Cyfrowe
Na forach internetowych szerokim echem odbił się tekst A. Moczulskiego pt. „Wirtualny geniusz, wirtualna Foka”. Autor krytycznie odnosi się do spuścizny Nowkuńskiego, przy okazji wylewając kubeł zimnej wody na rozpalone głowy fanów, którzy nieco na wyrost obwołali młodego inżyniera geniuszem. Naszym zdaniem Moczulski trafnie definiuje sposoby, jakimi konstruktor osiągnął zamierzony cel, natomiast całkowicie nie zgadzamy się z ich interpretacją. Konstruktorowi postawiono jasne zadanie: ma w krótkim czasie zbudować wyczynowy silnik, który w 1934 roku pokona międzynarodową konkurencję. Tylko tyle i aż tyle. Nie wymagano więc jakiegoś supersilnika, który w przyszłości będzie napędzał samoloty turystyczne czy szkolne, liczyła się skuteczność. W rezultacie powstał silnik o wybitnych osiągach (pojemnościowy wskaźnik mocy wynosił 34,3 KM/l, wskaźnik obciążenia mocy to 0,57 kg/KM) i sportowym charakterze dostosowany do regulaminowych wymagań. Nie można więc zarzucać projektantowi, że użył on zdaniem autora „fortelu”, aby pokonać konkurentów. Bez wątpienia czynienie zarzutu z faktu, że przed przystąpieniem do pracy projektant szczegółowo zapoznał się z regulaminem Challenge i skonstruował silnik tak, aby wygrywał poszczególne konkurencje jest całkowicie absurdalne. Podobnie jak stwierdzenie, że moc maksymalna mogła być wykorzystywana jedynie przez kilkadziesiąt sekund, ponieważ konstruktor nie zastosował żadnych nadzwyczajnych sposobów chłodzenia silnika. Maksymalną moc 290 KM silnik osiągał przy najwyższych obrotach 3300 na minutę, większość ówczesnych silników lotniczych przy takich obrotach rozpadłaby się na kawałki, ponieważ moc maksymalną uzyskiwały one przy obrotach 2200–2300 na minutę i były w stanie utrzymać ją przez kilka minut. Kilkadziesiąt sekund lotu z maksymalną mocą w zupełności wystarczało w konkurencji najniższej prędkości oraz startu i lądowania nad bramką. 


Silnik GR-760 z RWD-9 SP-DRC po wypadku, w którym zginął gen. Gustaw Orlicz-Dreszer. Widoczne szczegóły silnika i osprzęt. Źródło: odkrywca

Stopień sprężania wynosił 6:1, biorąc pod uwagę jakość ówczesnego paliwa (benzyna BAB 73 oktany), połączenie wysokiego ciśnienia atmosferycznego i nadciśnienia ze sprężarki stwarzało duże ryzyko spalania stukowego. Uzyskanie mocy maksymalnej było więc możliwe tylko przy lekko rozgrzanym silniku i perfekcyjnym operowaniu przepustnicą. Do lotu okrężnego moc maksymalna nie była potrzebna ponieważ najwyżej punktowana była regularność przelotu. Ostatnią konkurencją była próba prędkości, w której piloci nie musieli wyciskać z samolotu ostatnich potów dzięki punktom zarobionym w poprzednich konkurencjach, dlatego RWD leciały do mety z bezpieczną prędkością 255 km/h, aby nie „zarżnąć” wyeksploatowanych silników.
           
Czy w dziele Nowkuńskiego można dopatrywać się znamion geniuszu? Na to pytanie należy odpowiedzieć indywidualnie. Intuicja nie zawiodła Nowkuńskiego, historia lotnictwa zna niewiele przypadków kiedy to silnik o bardzo ambitnych parametrach już na etapie prototypu sprostał tak wysoko postawionym wymaganiom.

Zakończenie

Zwycięstwo w Challenge 1934 odniesiono dzięki ogromnej mobilizacji środowiska lotniczego oraz hojności i entuzjazmowi całego społeczeństwa. Dzięki zaletom samolotu RWD-9 polska ekipa stosowała przemyślną taktykę, która doprowadziła do prestiżowego zwycięstwa nad Niemcami, na którym – co tu kryć – bardzo nam zależało. Silnik Skoda GR-760 miał w tym zwycięstwie zasadniczy udział, ale przecież sukces jest tylko efektem procesu, na który składa się cały cykl przygotowań związany z pracą wielu ludzi. Powodzenie GR-760 sprawiło, że szczęśliwy zbieg okoliczności zaczęto traktować jako normę, a talent konstruktora jako najlepszą gwarancję sukcesu, co niestety doprowadziło silnik PZL „Foka” do porażki. Śmierć utalentowanego konstruktora była dla polskiego lotnictwa ogromną stratą. Gdyby żył, kolejnym zadaniem mógłby być gwiazdowy silnik o mocy ponad 1000 KM, którego polskiemu lotnictwu w przededniu wojny tak brakowało.



Literatura

Glass Andrzej, Polskie konstrukcje lotnicze, t. 2, Wydawnictwo Stratus, Sandomierz 2008.
Klobuch Klaudiusz, Geneza lotniczego września, Wydawnictwo ZP Grupa, Warszawa 2009.
Majewski Wojciech Mariusz, Samoloty i zakłady lotnicze II RP, Wydawnictwo ZP Grupa, Warszawa 2008.
Mazur Wojciech, Wielki Leksykon Uzbrojenia. Wrzesień 1939. Samoloty RWD.14 i LWS.3, Wydawnictwo Edipresse, 2014.
Malak Edward, Prototypy samolotów bojowych i zakłady lotnicze. Polska 1930–1939, Instytut Wydawniczy ERICA, Warszawa 2011.
Pawłowski Tymoteusz, Lotnictwo lat 30. XX wieku w Polsce i na świecie, Oficyna wydawnicza Rytm, Warszawa 2011.
Schier Wiesław, Najsłynniejsze Polskie Sportowe Samoloty Wyczynowe, WKiŁ 2008.
Encyklopedia lotnictwa, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1970.

Czasopisma

„Flight” 1934, maj.
„Skrzydlata Polska” 1933, czerwiec.

Inne

NACA, Technical Memorandum no. 724.

NACA, Technical Memorandum no. 765.

Korekta: Stiksza

1 komentarz:

  1. Ciekawy artykuł, lecz jest w nim klika nieścisłości.
    Tabela, wbrew tytułowi "Wilga kontra RWD-9" porównuje wyłącznie parametry silników, nie zaś osiągi samolotów. Powinna raczej nosić tytuł "AI-14RA kontra GR 760". W tablicy podano przełożenie reduktora o wartości 2:3 (0,667), w tekście poniżej tabeli autor pisze o wartości 3:2, co jest wartością błędną, bo zadaniem reduktora, jak sama nazwa wskazuje, jest zmniejszenie prędkości obrotowej na wale śmigła.
    Wracając do silnika AI-14RA, to informacja o braku reduktora jest również błędna, bo silnik ten reduktor posiada (o przełożeniu 0,787).
    Przykład silnika GR 760 jest dobrą ilustracją niewłaściwego rozłożenia wysiłku, szczupłego przecież przemysłu lotniczego, na tematy prestiżowe (takie jak Challenge), które jednak nie wnosiły nic do rozwoju lotnictwa wojskowego.
    Żródło dotyczące danych silnika AI-14: J. Babiejczuk, J. Grzegorzewski "Polski przemysł lotniczy 1945 - 1973" Wyd. MON 1974.

    OdpowiedzUsuń