By William Pearce

1920 年代初期，William Beardmore & Company Ltd. 开始设计一系列大功率、低速、直驱的飞机发动机。 根据该系列发动机和公司在内燃机车发动机方面的经验，Beardmore 对柴油飞机发动机进行了试验。 其中一台发动机是压燃台风。 Typhoon 由 Alan Chorlton 设计，是一款倒置水冷直列六缸发动机，缸径 8.625 英寸（219 毫米），冲程 12 英寸（305 毫米），总排量为 4,207 立方英寸（68.9 升） ）。 1924 年，英国航空部下令压缩点火台风用于充氢的 R100 和 R101 飞艇。 这一决定很大程度上受到以下事实的影响：柴油（一种低挥发性燃料）没有普通燃料的易燃特性，从而降低了火灾风险。

Beardmore Tornado Mark I 发动机。 注意曲轴箱上的圆形进气口和检修盖。

R100 和 R101 飞艇是带嘤帝国飞艇计划的一部分：该计划通过建立航线来改善与带嘤帝国遥远角落的通信。 R100 和 R101 的气囊体积均超过 5,100,000 立方英尺（144,416 立方米），长度超过 710 英尺（216 米），最大直径约为 132 英尺（40 米）。 R100 将主要由私营企业使用现有技术设计和制造，而 R101 将由政府使用实验技术设计和制造。 经过测试，两艘飞艇的最佳方面将被纳入后来的飞艇中。

到 1926 年，随着飞艇的建造，空军部认为台风已经达到了它的发展潜力。 Beardmore 提供了一种新的 Chorlton 设计的六缸发动机，该发动机使用蒸汽冷却并且没有倒置。 这个引擎被称为飓风，但有人担心它不够强大。 Chorlton 通过增加两个额外的气缸来修改飓风的设计。 该发动机被称为 Tornado，预计在 1,000 rpm 时可产生 700 hp (522 kW) 的功率，在发动机的最大 rpm 为 1,100 时可产生 720 hp (537 kW) 的功率。 空军部订购了五台 Tornado 发动机供 R101 使用，另外还有一台发动机作为备用。 龙卷风发动机也将用于 R100。 然而，由于 Tornado 的开发延迟，R100 改用标准燃料发动机（劳斯莱斯 Condors）。

Beardmore Tornado Mk III 的剖面图。 请注意将双 Michell 推力轴承夹在传动轴上的两个滑动主轴承。 
Beardmore Tornado 是一款直列八缸发动机，缸径为 8.25 英寸（210 毫米），冲程为 12 英寸（304 毫米），总排量为 5,132 立方英寸（84.1 升）。 发动机的压缩比为 12.25 比 1。每个气缸都有自己的铝合金缸盖，带有两个进气门和两个排气门。 阀门由摇杆和短推杆驱动，该凸轮轴沿着发动机侧面运行，就在头部下方。 每个气缸的一个燃料喷射器被放置在气缸盖的中心，在气门之间。 燃油泵与水泵、油泵和其他附件一起位于发动机的后部。

龙卷风利用蒸汽冷却。让发动机中的水沸腾；然后蒸汽在连接到飞艇船体的散热器中冷凝，然后循环回发动机。启动时，减压器打开一个进气阀，让发动机旋转并启动。使用 40 hp (30 kW) 启动电机以 20 比 1 的比例启动 Tornado。

在测试期间，Tornado 进行了三次修改（Mark I、II 和 III），试图解决各种问题，包括扭转振动问题。曲轴箱/气缸体采用整体结构，并为 Mark I 发动机铸铝。铝没有足够的强度，使用铸铁，大大增加了发动机的重量。气缸盖很容易开裂，直到在瑞士特制的铸钢气缸盖解决了这个问题。沿着曲轴箱提供了一系列带有铝盖的大检修孔。铝质油底壳用螺栓固定在曲轴箱底部。使用钢制曲轴箱，Tornado Mark III 的干重为 4,200 磅（1,905 千克），比 Mark I 发动机的 3,000 磅（1,361 千克）重得多。

Beardmore Tornado Mk III 发动机。 注意通道盖现在是长方形的。 毫无疑问，检修孔已扩大，以帮助抵消铸钢曲轴箱的部分重量。 
长曲轴加剧了龙卷风的振动问题。 通过将十个（两个在螺旋桨端）主轴颈的直径从 5 英寸（127 毫米）增加到 5.75 英寸（146 毫米），努力加强曲轴。 此外，曲轴腹板增加到 8.5 英寸（216 毫米）。 曲柄销的直径保持在 4.25 英寸（108 毫米）。 其他减轻振动的工作包括在发动机后部增加一个飞轮，以及在曲轴和螺旋桨之间增加一个弹簧联轴器。 然而，振动问题仍然存在，在怠速和巡航发动机转速为 950 rpm 时最为明显。 由于这些问题，Tornado 在 890 rpm 时的连续额定功率仅为 585 hp (436 kW)，在 935 rpm 时的最大功率为 650 hp (485 kw)。 利用允许的速度范围，发动机连续运行 225 小时，没有出现任何问题。 油耗为 0.385-0.40 磅/马力/小时（234-243 克/千瓦/小时）。

在 R101 上，两台 Tornado 发动机安装了可逆螺距螺旋桨以辅助机动，但这些螺旋桨在测试期间失败了。 作为权宜之计，一台发动机安装了反向螺距螺旋桨。 这意味着只有四台发动机提供向前推力，而一台发动机仅用作倒车马达。 后来，其中两台发动机安装了一个倒档齿轮，可以让它们停止然后朝相反的方向运行，但所有五台发动机都可以用于向前推力。

R101 飞艇引擎车中的 Beardmore Tornado。 右侧的螺旋桨法兰位于汽车的后部。 注意远处不同长度的排气管。 此外，进气口已从 Mark I 发动机上的圆形变为椭圆形。 在汽车的前部（图像左侧）是一台发电机。 
每个 Tornado 发动机都安装在 R101 的封闭式发动机车上。这些车悬挂在飞艇下方，便于在地面或飞行中对发动机进行维修和保养。这些汽车也可以作为一个整体被拆除和更换。每辆车都装有 Tornado 的启动马达。安装在 R101 上时，每个吊舱重达 8,580 磅（3,892 千克）。

据报道，龙卷风发动机于 1929 年 9 月 24 日安装在 R101 上。其首飞时间超过 5 小时，时间是 10 月 14 日。经过一系列的飞行，R101 被发现非常超重，11 月 30 日开始进行改装以减轻飞艇的重量。一些修改是增加 R101 中气囊的尺寸，尽管它们可能会摩擦飞艇的框架。在 R101 的新中部安装了一个额外的气囊。当船下沉时，一台完整的发动机汽车中的 Tornado 发动机在从伦敦到英属印度（现为巴基斯坦）的卡拉奇的同等飞行时间内进行了试运行，并且没有任何问题。 R101 于 1930 年 6 月重返空中，但仍然遇到问题：氢气从气袋中泄漏，其外皮已经退化并容易撕裂。 R101 再次停机维修。

这艘 777 英尺（237 米）长的 R101 飞艇停泊在英国皇家空军卡丁顿。 可以清楚地看到五辆 Tornado 发动机车中的四辆。 R101 后部的一个也为方向舵提供气流以帮助操纵。 
维修后，R101 于 1930 年 10 月 1 日进行了首次试飞（将近 17 小时）。这将是飞艇在 10 月 4 日启程前往卡拉奇之前的最后一次飞行。 R101 的备用 Tornado 发动机已提前发货，以备不时之需。 10月4日晚，R101开始航行。大约八小时后，这艘飞艇在法国博韦上空遭遇风暴。飞艇开始失控地向下俯冲。它影响了法国乡村并起火，最终导致机上 54 人中的 48 人丧生。

一个调查委员会调查了 R101 悲剧以确定可能的原因。他们认为，飞艇前部的蒙皮在暴风雨中撕裂，导致气囊破裂。随着氢气的逸出，R101 的机头变得沉重并掉向地面；飞艇注定要失败。尽管超重且动力不足，龙卷风发动机并没有在飞艇的消亡中发挥作用。 R101 坠毁后，R100 被停飞，后来报废，尽管它的运行没有出现重大问题，甚至完成了往返加拿大的航班。最终，事故结束了英国的飞艇计划。 R101 的 Tornado 发动机之一被打捞并返回英国。它目前在伦敦科学博物馆以局部剖视图的形式展出。

二战期间，一名部署在印度的英国士兵偶然发现了最后一台龙卷风发动机。在 R101 之前发运的备用发动机已安装在火车上并投入使用。回到它的起源，显然龙卷风成为了一个很好的内燃机车发动机。

从 R101 飞艇上打捞出来的 Beardmore Tornado 发动机。 该发动机目前在伦敦科学博物馆展出。 (Andy Dingley image via Wikimedia Commons)

注：本文章为机翻，与原文有差异

文章来源：https://oldmachinepress.com/2013/11/04/beardmore-tornado-diesel-airship-engine/