Napier Sabre (lentomoottori)
Napier Sabre oli brittiläinen vuonna 1940 käyttöön otettu 24-sylinterinen mäntämoottori. Moottoria valmisti ja kehitti Napier & Son toisen maailmansodan aikana. Moottori suunniteltiin n. 2000:n hevosvoiman teholuokkaan, ja viimeisissä prototyypeissä teho oli jopa 5 500 hv(4 100 kW). Sen rakenne oli epätavallinen H-rivimoottori, jossa kaksi 12-sylinteristä blokkia on sijoitettuna päällekkäin.
Vastakkaiset sylinteriryhmät kumoavat värinän.
Moottorin suunnitteli majuri Frank Halford.
Sabrea käyttäviä hävittäjiä olivat Hawker Typhoon ja Hawker Tempest. Moottori asennettiin ensimmäisenä Napier-Heston Racer -koneeseen, joka suunniteltiin nopeuden maailmanennätyksen saavuttamiseksi. Muut Sabrella varustetut lentokoneet olivat prototyyppi ja tuotantomuunnelmat Blackburn Firebrandista, Martin-Baker MB 3 -prototyyppi sekä Hawker Furyn prototyypit. Suihkumoottorien kehitys toisen maailmansodan jälkeen johti Sabren nopeaan hylkäämiseen ja Napier keskittyi suihkumoottorin suunnitteluun.
Ennen Sabren suunnittelua Napier oli työskennellyt suurten lentomoottoreiden parissa jo jonkin aikaa. Heidän tunnetuin moottorinsa oli Lion, joka oli ollut erittäin menestyksekäs moottori 1. maailmansodan jälkeen. Lion-moottoria käytettiin useissa Schneider Trophy nopeuskilpailu -koneissa vuosien 1923 ja 1927 välillä, sekä maanopeusennätyksen saavuttaneissa autoissa. 1920-luvun lopulla Lion ei ollut enää kilpailukykyinen.
Lionia seurasi kaksi uutta ilmajäähdytteistä H-lohkoa, H-16 Rapier ja H-24 Dagger. Näihin Napier valitsi ilmajäähdytyksen. Käytössä takimmaiset sylinterit osoittautuivat vaikeiksi jäähdyttää riittävästi ja tämä johti melko heikkoon luotettavuuteen. Dagger-moottoria käytettiin Handley Page Hereford - pommikoneessa, joka oli Handley Page Hampden Dagger- moottoreilla. Heikon luotettavuuden ohella moottoreiden pakoääni oli miehistölle rasittava pitkillä lennoilla.
Ensimmäinen Sabrella varustettu lentokone oli Napier-Heston Racer, joka tuhoutui ensimmäisten koelentojen aikana.
1930-luvulla suunnittelijat pyrkivät ennakoimaan vaatimuksia moottoreille. Kokemus osoitti tarpeen moottorista, joka pystyisi tuottamaan yhden hevosvoiman kuutiotuumaa kohti (noin 45 kW/l). Tällainen voimanlähde tarvitiin potkurilentokoneeseen suurien polttoainekuormien kuljettamiseen pitkillä lennoilla. Oli selvää ettei tällaista ollut helppo toteuttaa.Aikakaudelle tyypillinen suuri moottori Pratt & Whitney R-1830 Twin Wasp kehitti 1 200 hv (895 kW) 1,820 kuutiotuuman / 30 litran tilavuudesta. 1930- luvun puolivälin jälkeen useat tehtaat alkoivat suunnitella 2000 hv:n teholuokan moottorieta. Näitä olivat esimerkiksi Rolls-Roycen Vulture, Sabre, sekä yhdysvaltalainen Pratt & Whitney R 2800.
Vuonna 1927 Harry Ricardo julkisti luistiventtiilimoottorin konseptin. Hänen mielestään perinteiset lautasventtiilimoottorit rasittuisivat liiaksi yli 1 500 hv:n tehoilla (1 100 kW), joka näytti olevan kehityksen suunta. Luistiventtiileitä voitaisiin käyttää iskutilavuuden kasvattamiseen, venttiilien lämpötila ei muodostuisi ongelmaksi ja nakutusherkkyys olisi pienempi
tasaisemman sylinterin täytöksen sekä kuuman venttiililautasen puuttumisen ansiosta suurilla tehoasetuksilla. Myös edestakaisin liikkuvien venttiilien massan aiheuttama kierrosluvun rajoittuminen poistuisi. Nakutus oli ongelma tuonaikaisten polttoaineiden alhaisen oktaaniluvun vuoksi.
Halfordin toimisto sijaitsi Ricardon vieressä Lontoossa,[citation needed] ja Ricardon aloitettua työt Bristol Enginesillä luistiventtiileiden parissa, Halford aloitti työskentelyn Napierin tehtaan kanssa käyttäen Daggerin lohkoa lähtökohtana. H-lohkon sisäinen tasapaino ja Sabren verrattain lyhyt isku mahdollistivat moottorin suuremman pyörimisnopeuden ja tehon pienemmällä siirtymällä,mihin luistiventtiilit kykenivät. Toinen tärkeä syy sylinterien määrän kasvattamiseen on mäntien poikkipinta-alan suurentaminen ja tämä myös auttaa suuremman tehon saavuttamisessa.
Napier päätti kehittää ensimmäisenä 24-sylinterisen, nestejäähdytteisen moottorin joka tuottaisi vähintään 2 000 hv (1 491 kW) 1935 vuoden lopulla. Yritys kuitenkin jatkoi suunnittelua käänteisellä Dagger moottorin lohkolla,jossa sylinterilohkot olivat pystysuunnassa ja se käytti luistiventtiileitä. Kaikki apulaitteet asennettiin lohkojen ylä- ja alapuolelle, mikä oli poikkeuksellista, sillä tavallisesti ne olisi sijoitettu etu- ja takapuolelle
Ensimmäiset Sabret olivat valmiita testattavaksi tammikuussa 1938, tosin teho oli rajoitettu 1 350 hv:an (1 000 kW. Maaliskuussa ne läpäisivät testit 2 050 hv:lla (1 500 kW), ja kesäkuussa 1940, kun moottori läpäisi ilmailuministeriön 100-tunnin testit, ensimmäiset tuotantoversiot toimitettiin 2 200 hv:n teholla (1 640 kW) 2 238 kuutiotuuman (37 l) tilavuudella. Vuoden loppuun mennessä moottorit tuottivat 2,400 hp (1 800 kW). Vertailun vuoksi samana vuonna Rolls-Royce Merlin II kehitti vain 1 000 hv (750 kW).
Hawker Typhoon oli ensimmäinen operatiivinen Sabrella varustettu lentokone ja se tuli Kuninkaallisten ilmavoimien palvelukseen vuoden 1941 puolivälissä. Ongelmat molempien moottoriversioiden ja koneen rungon kanssa lähes johtivat Typhoonin poistamiseen palveluksesta.
Ongelmat alkoivat yhtä pian kuin tuotanto oli päässyt vauhtiin. Prototyyppimoottoreiden valmistuttua Napierin työntekijöiden oli vaikea omaksua liukuhihnatyöskentelyä,sillä moottorit oli tehty aiemmin puhtaasti käsityönä. Yleensä venttiilit rikkoutuivat mikä johti moottorin pysähtymiseen. Vika aiheutti yksinomaan Martin-Baker MB 3:n tuhoutumisen. 18 eri materiaalin kokeilun ja venttiilien nitraamisen,sekä uudelleenmuotoilun jälkeen ongelma ratkesi.
Laadunvalvonta oli myös suuri ongelma. Moottorit toimitettiin usein huonosti puhdistetuilla valuilla,murtuneilla männänrenkailla,ja moottorin sisälle oli jäänyt lastuja koneistuksesta. Mekaanikot olivat sodassa ylityöllistettyjä jatkuvasti ja kylmällä säällä moottoria täytyi käyttää kahden tunnin välein jotta moottoriöljy ei jähmettyisi. Näiden ongelmien selvittämisessä kului liikaa aikaa ja moottori alkoi saada huonon maineen.Lisäksi mekaanikot sekä lentäjät moittivat Sabrea ongelmista jotka todellisuudessa johtuivat väärästä käsittelystä. Tämä loka tuli suurimmalta kilpailijalta Rolls-Roycelta,joka tavoitteli markkinoita itselleen. 1944 Rolls-Royce valmisti oman vastaavan version nimeltä Eagle.
Vuonna 1942 suuren lentokorkeuden suorituskykyä yritettiin parantaa lisäämällä 3-nopeuksinen ja 2-asteinen ahdin,mutta tämän jälkeen perusmoottori ei enää käynyt luotettavasti. Joulukuussa 1942 English Electric Company osti Napierin ja ahdinprojekti jäädytettiin saman tien.Sen jälkeen koko yritys paneutui tuotannon ongelmiin ja tilanne parani nopeasti.
Vuonna 1944 Sabre V tuotti 2,400 hv (1 800 kW), ja moottorin maine alkoi parantua. Tämä oli viimeinen palveluskäytössä ollut versio, muun muassa Hawker Typhoonissa ja sen edeltäjässä Hawker Tempestissä. Ilman kehittynyttä ahdinta moottorin suorituskyky heikkeni merkittävästi yli 20 000 jalan (6 100 m) korkeudella ja näin ollen lenjäjät ohjeistettiin käydä kaartotaisteluita vain tämän korkeuden alapuolella.Matalalla lennettäessä molemmat koneet olivat erittäin pelottavia vastuksia muun muassa FW 190 vastaan. Luftwaffen tuhon jälkeen 1944 Typhooneja käytti etupäässä hävittäjäpommittajina RAF: Second Tactical Air Force. Tempestistä tuli ensisijainen torjunta-ase V1-ohjusta vastaan (Fieseler Fi 103), sillä se oli liittoutuneiden nopein hävittäjä matalalla lennettäessä. Myöhemmin Tempestillä tuhottiin noin 20 Messerschmitt Me 262 -suihkuhävittäjää.
Suunnittelu jatkui, ja Sabre VII tuotti 3 500 hv (2 600 kW) uudella mekaanisella ahtimella varustettuna. Viimeisimmissä testikappaleissa saatiin irti peräti 5 500 hv (4 100 kW) at 45 lb/in2 boost. Toisen maailmansodan loppuun mennessä saman teholuokan moottoreita oli muutamia. The Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major tuotti aluksi 3 000 hp (2 280 kW) ja myöhemmät mallit 3 800 hp (2 834 kW), tosin ne vaativat lähes kaksinkertaisen iskutilavuuden eli 4 360 kuutiotuumaa (71 litraa.
VariantsMoottoria on käytetty monissa lentokoneissa, kuten kahdessa laajalti käytössä olleessa hävittäjässä. Lentokoneet - rajoitettu tuotanto sekä prototyypit
Entisöinnit ja näytteillä olevat moottorit
Napier Sabre-moottorit entisöitävänä:
Preserved Napier Sabre engines julkisessa esittelyssä:
Sectioned Napier Sabre engines on public display:Specifications (Sabre VA)
Data from Lumsden