ネイピアセイバー

サーベル
	ロンドン科学博物館にあるネイピア・セイバーの断面図。
タイプ	液冷式 H-24 スリーブバルブピストン航空エンジン
国籍	イギリス
メーカー	D. ネイピア＆サン
最初の実行	1938年1月
主な用途	ホーカーテンペスト ; ホーカータイフーン ; ネイピア・ヘストンレーサー

ネイピアセイバーは、イギリスのH-24 気筒、液冷、スリーブバルブ、ピストン式航空エンジンで、第二次世界大戦中にフランクハルフォード少佐によって設計され、D. ネイピア & サン社によって製造されました。このエンジンは、初期バージョンの 2,200 馬力 (1,600 kW) から後期型プロトタイプでは 3,500 馬力 (2,600 kW) にまで進化し、世界で最も強力な直列ピストン航空機エンジンの 1 つになりました。

セイバーエンジンを搭載した最初の実用機は、ホーカータイフーンとホーカーテンペストでした。セイバーエンジンを搭載した最初の航空機は、世界速度記録を達成するように設計されたネイピア・ヘストンレーサーでした。 ^{[注 1]セイバーを使用した他の航空機には、}ブラックバーンファイアブランドの初期のプロトタイプと量産型、マーティン・ベイカー MB 3プロトタイプ、ホーカーフューリープロトタイプがありました。戦後、ジェットエンジンが急速に導入されたことでセイバーは急速に消滅しましたが、これは高出力の軍用ピストン航空エンジンの必要性が低下し、ネイピアがナイアードやエランドなどのターボプロップエンジンの開発に注力したためです。

設計と開発

セイバー以前に、ネイピア社は大型航空エンジンの開発に長年取り組んでいた。最も有名なのはライオンで、第一次世界大戦と第二次世界大戦の間に大成功を収めたエンジンで、改良型は1923年と1927年にスーパーマリン・シュナイダー・トロフィーの競技車数台や、陸上速度記録を樹立した数台の車に搭載されていた。1920年代後半にはライオンはもはや競争力がなくなり、代替品の開発が始まった。

ネイピアはライオンに続いて、H-16レイピアと H-24ダガーという 2 つのH ブロック設計を開発した。H ブロックはコンパクトなレイアウトで、2 つの水平対向エンジンが上下または横に並んでいる。シリンダーが対向しているため、一方のシリンダーの動きが反対側の動きとバランスが取れ、1 次振動と 2 次振動の両方が排除される。これらの新しい設計では、ネイピアは空冷を選択したが、運用中に後部シリンダーを適切に冷却できないことが判明し、エンジンの信頼性が低下した。

創世記

1930 年代には、排気量 1 立方インチあたり 1 馬力 (約 45 kW/リットル) を発生できるエンジンが必要であることが研究で明らかになりました。長距離飛行のために大量の燃料を積めるほど大きな航空機を推進するには、このような出力が必要でした。当時の典型的な大型エンジンであるPratt & Whitney R-1830 Twin Wasp は、1,830立方インチ(30 リットル)から約 1,200 馬力 (890 kW) を発生していたため、約 50 パーセントの進歩が必要でした。これには根本的な変更が必要となり、多くの企業がそのようなエンジンの製造を試みたが、成功した企業はなかった。^[要出典]

1927 年、ハリーリカードはスリーブバルブエンジンの概念に関する研究を発表しました。その中で、従来のポペットバルブエンジンでは、多くの企業が次世代エンジンに期待していた 1,500 馬力 (1,100 kW) を超える出力は期待できないだろうと書いています。この限界を超えるには、スリーブバルブを使用して容積効率を高め、当時使用されていた低品質の低オクタン価燃料でよく見られたエンジンの爆発に対する感度を下げる必要があります。^[1]ハルフォードは1919年から1922年までロンドン事務所でリカルドのために働いていた^{[注 2]} 。 1923年のハルフォードの事務所はノースケンジントンのラドブロークグローブにあり、リカルドからわずか数マイルしか離れていなかったが、1929年のハルフォードの事務所はさらに近かった (700ヤード) ^[2]^{[3] 。} 1927年にリカルドがブリストルエンジンとスリーブバルブ設計のラインで協力し始めた一方で^{[4] 、}ハルフォードはダガーをベースとしてネイピアと協力し始めた^[5]。Hブロックのレイアウトは、その固有のバランスとセイバーの比較的短いストロークにより、より高速な回転速度で動作し、より小さな排気量からより多くのパワーを発揮することができたが、スリーブバルブでは良好な容積効率 (より良い呼吸) を維持できた。^[6]

ネイピア社は、1935年後半に、まず少なくとも2,000馬力（1,500kW）を出力できる大型の24気筒液冷エンジンを開発することを決定した。同社はダガーの対向H型レイアウトを継続したが、この新しい設計ではシリンダーブロックを水平に配置し、スリーブバルブを使用することになった。^[7]当時のほとんどの設計のようにエンジンの前後に配置されていたアクセサリはすべて、シリンダーブロックの上下に便利にまとめられた。^[7]

航空省は1937年に開発命令を出し、セイバー計画を支援したが、それには2つの理由があった。ロールスロイスバルチャーとブリストルセントーラスが次世代の高出力エンジンとして失敗した場合に代替エンジンを提供することと、ネイピアを航空エンジン産業に留めておくことであった。^[8] 最初のセイバーエンジンは1938年1月にテストの準備が整っていたが、出力は1,350馬力（1,010kW）に制限されていた。3月までには2,050馬力（1,530kW）でテストに合格し、セイバーが航空省の100時間テストに合格した1940年6月までには、最初の量産型は2,238立方インチ（37リットル）の排気量から2,200馬力（1,600kW）を発揮していた。^[7]その年の終わりまでに、2,400馬力（1,800kW）を出力しました。同時期の1940年型ロールスロイスマーリンIIは、1,647立方インチ（27リットル）の排気量で1,000馬力（750kW）強を出力していました。

生産

大量生産が始まるとすぐに問題が起こった。プロトタイプのエンジンはネイピアの職人によって手作業で組み立てられていたため、それを組立ライン生産技術に適応させることは困難であることが判明した。スリーブはクロムモリブデン鋼で製造されていたため頻繁に故障し、シリンダーが固着し、唯一のプロトタイプであるマーティン・ベーカー MB 3が失われた。^[9]^[10]航空機生産省がエンジンの開発を担当し、ブリストル航空機会社がタウルスエンジンの鍛造品からスリーブを機械加工するよう手配した。これらの窒化オーステナイト鋼スリーブは、長年にわたる集中的なスリーブ開発の結果であり、ネイピアには経験がなかった。1944年に航空機が研磨性の砂埃のあるノルマンディーの土壌で運用されていたときに新しいスリーブの問題が発生したため、エアフィルターを取り付ける必要があった。^[11]

品質管理が不十分であることが判明し、エンジンは、適切に洗浄されていない鋳物、壊れたピストンリング、エンジン内部に機械の切削片が残った状態で納品されることが多かった。^[12]整備士はセイバーを動かし続けるために過重労働を強いられ、寒い天候の間は、エンジンオイルが凝固して翌日エンジンが始動できなくなるのを防ぐため、夜間に2時間おきにエンジンを動かしなければならなかった。 ^{[nb 3]}これらの問題の解決には時間がかかりすぎ、エンジンの評判が悪くなった。さらに悪いことに、エンジンの異なる性質に不慣れな整備士やパイロットは、正しい手順に従わなかったために発生した問題をセイバーのせいにする傾向があった。これは、独自の目的を持っていた競合会社のロールスロイス社の代表者によって悪化した。1944年、ロールスロイスはイーグルと呼ばれる同様の設計のプロトタイプを製造した。

ネイピアは満足しているようで、性能向上のために設計を改良した。1942年、同社は高高度性能を向上させるための一連のプロジェクトを開始し、基本エンジンがまだ安定して作動していなかったときに、3速2段スーパーチャージャーを追加した。1942年12月、同社はイングリッシュ・エレクトリック・カンパニーに買収され、スーパーチャージャー・プロジェクトは直ちに終了し、会社全体を製造問題の解決に投入し、問題はすぐに達成された。

1944年までに、セイバーVは2,400馬力（1,800キロワット）を安定して出力できるようになり、エンジンの評判も向上し始めた。これはホーカータイフーンとその派生型であるホーカーテンペストに使用されたのが、実戦投入された最後の型となった。先進的なスーパーチャージャーがないと、20,000フィート（6,100メートル）を超えるとエンジンの性能が急速に低下し、セイバーエンジンを搭載した航空機を操縦するパイロットは、通常、この高度以下でのみ戦闘に参加するよう指示されていた。低高度では、どちらの飛行機も恐るべき威力を発揮した。ヨーロッパ大陸上空の制空権が徐々に獲得されるにつれ、タイフーンは戦闘爆撃機として、特にイギリス空軍第二戦術航空軍によって使用されることが増えていった。テンペストは、低高度では連合軍戦闘機の中で最速だったため、 V-1飛行爆弾（フィーゼラー Fi 103）に対する主力撃破機となった。その後、テンペストは約20機のメッサーシュミットMe262ジェット機を破壊した。

開発は継続され、後のセイバー VII は新しいスーパーチャージャーを搭載して 3,500 馬力 (2,600 kW) を実現しました。第二次世界大戦の終わりまでに、同じ出力クラスのエンジンがいくつか登場しました。プラット & ホイットニー R-4360 ワスプメジャー4 列 28 気筒星型エンジンは、当初 3,000 馬力 (2,200 kW) を出力し、後期型は 3,800 馬力 (2,800 kW) を出力しましたが、そのためには排気量がほぼ 2 倍の 4,360 立方インチ (71 リットル) 必要でした。

バリエーション

注: ^{[注 4]}

セイバーI（E.107）: （1939年）2,000馬力（1,500kW）。
セイバーII: （1940年）2,300馬力（1,700kW）。実験的な0.332:1のプロペラ減速比。
セイバー II (量産型): 2,200馬力（1,600kW）。減速比0.274:1：主に初期のホーカータイフーンで使用されました。^[13]
セイバーIIA: 2,235馬力（1,667kW）。改良された点火システム：最大ブースト+9ポンド。^[14]
セイバーIIB: 2,400馬力（1,800kW）。4チョークSUキャブレター：主にホーカーテンペストVに搭載。^[15]
セイバーIIC: 2,065 hp (1,540 kW)。Mk VII と同様。

セイバーIII: 2,250馬力（1,680kW）。Mk IIAに類似、ブラックバーン・ファイアブランド向けに調整。25台が製造され、搭載された。^[15]
セイバーIV: 2,240馬力（1,670kW）。ホブソン燃料噴射装置を備えたMk VAとして、セイバーVシリーズの予備飛行開発エンジン。^[15]ホーカーテンペストIに使用。^[16]
セイバーV: 2,600 馬力 (1,900 kW)。MK II を開発し、ブーストを高めたスーパーチャージャーを再設計し、吸気システムを再設計しました。
セイバー VA: 2,600 hp (1,900 kW)。Hobson-RAE 燃料噴射装置、シングルレバースロットル、プロペラコントロールを備えた Mk V: Hawker Tempest VI で使用。
セイバーVI: 2,310馬力（1,720kW）。ロートル冷却ファン付きMk VA：ネイピア設計の環状ラジエーターを使用するように改造された2機のホーカーテンペストVに搭載され、実験的なヴィッカースワーウィックVにも搭載された。^[17]
セイバー VII: 3,055馬力（2,278kW）。Mk VAは水/メタノール噴射を使用して生成される高出力に耐えられるように強化されました。大型のスーパーチャージャーインペラー。^[18]
セイバーVIII: 3,000馬力（2,200kW）。ホーカーフューリー向け。オランダ Fo.108でテストされました。
セイバー E.118: (1941) 3速、2段式スーパーチャージャー、二重反転プロペラ、Fo.108で試験飛行。
セイバー E.122: （1946年）3,500馬力。ネイピア500mph無尾翼戦闘機用

アプリケーション

このエンジンは、量産された戦闘機2機を含む多くの航空機に使用されている。^[19]

採用

限定生産と試作品

ブラックバーンファイアブランド、初期生産機21機のみ
フェアリーバトル、テストベッド
フォランド Fo.108、テストベッド
ホーカーフューリー、プロトタイプ（2機製造（LA610、VP207）、時速485マイル）
マーティン・ベーカー MB 3、プロトタイプ
ネイピア・ヘストン・レーサー、プロトタイプ
ヴィッカースワーウィック、プロトタイプ

修復プロジェクトとエンジンの展示

修復中

カナダ航空遺産センター、マクドナルドキャンパス、マギル大学、モントリオール。^[20]
セイバー IIa、シリアル番号 2484、ホーカータイフーン保存グループ、RB396、英国

公開展示で保存

ソレントスカイ(バーミンガム科学産業博物館から貸し出された例)
ファンタジーオブフライト、フロリダ州ポークシティ
セイバーIIAエンジンはアルゼンチン航空博物館友の会によって修復され、エンジンホールで一般公開されています。^[要出典]

ネイピアエンジンのセクションが一般公開される

仕様（セイバーVA）

ラムズデンのデータ^[21]^[22]

一般的な特徴

タイプ: 24気筒過給液冷H型航空機ピストンエンジン
ボア： 5.0インチ（127 mm）
ストローク: 4.75インチ (121 mm)
排気量: 2,240 立方インチ (36.7 L)
長さ: 82.25インチ (2,089 mm)
幅: 40インチ (1,000 mm)
高さ: 46 インチ (1,200 mm)
乾燥重量: 2,360 ポンド (1,070 kg)

コンポーネント

バルブトレイン： スリーブバルブ
スーパーチャージャー： ねじり軸駆動からギア駆動、単段、2速遠心スーパーチャージャー
燃料システム: Hobson-RAE噴射式キャブレター
燃料タイプ: 100/130オクタンガソリン
オイルシステム：高圧：オイルポンプと3つの掃気ポンプを備えたフルフローオイルフィルター
冷却システム:液冷: 70% 水と 30%エチレングリコールの冷却剤混合物、加圧。

パフォーマンス

出力: * 3,800 rpm、+13 psi (0.9 bar、56") の吸気ブーストで 2,850 hp (2,130 kW)
3,040馬力（2,270kW）4,000rpmの戦争緊急電力
比出力: 1.36 hp/in³ (59.9 kW/L)
圧縮比： 7:1
燃料消費量:最大巡航時 117 ガロン/時間 (532 L/時間)、FS スーパーチャージャーギア; 最大戦闘定格時 241 ガロン/時間 (1,096 L/時間)、FS スーパーチャージャー
オイル消費量:最大巡航速度 3,250 rpm、+7 psi (0.48 bar、14 インチ) で 47 パイント/時間 (27 L/時間)、戦時非常用動力で 71 パイント/時間 (40 L/時間)
パワーウェイトレシオ: 1.29 hp/lb (2.06 kW/kg)

参照

同等のエンジン

関連リスト

航空機エンジンの一覧

参考文献

脚注

^ ネイピア・ヘストン・レーサーは最初の量産型セイバーエンジンを使用しました。世界記録を狙ったこの機体は初期のテスト中にクラッシュし、プロジェクトは中止されました。
^ 21 Suffolk St、ウェストミンスター、ロンドン、Pall Mall East から少し入った袋小路。
^ 現在の「マルチグレード」モーターオイルとは異なり、1940 年代に使用されていた潤滑油は低温で粘度が増すため、始動時にセイバーが「始動」できない状態になりました。
^ 特に断りのない限り、リストは Lumsden からのもの。

注記

^ エンジンと企業：サー・ハリー・リカードの生涯と業績、ジョン・レイノルズ、1999年ISBN 978-0750917124、p.145
^ エンジンと企業：サー・ハリー・リカードの生涯と業績、ジョン・レイノルズ、1999年ISBN 978-0750917124、p.103
^ Boxkite to Jet - Frank B Halfordの注目すべき経歴、Douglas Taylor、1999年、ISBN 1 872922 16 3、p.73
^ エンジンと企業：サー・ハリー・リカードの生涯と業績、ジョン・レイノルズ、1999年ISBN 978-0750917124、p.186
^ Boxkite to Jet - Frank B Halfordの注目すべき経歴、Douglas Taylor、1999年、ISBN 1 872922 16 3、p.81
^ エンジンと企業：サー・ハリー・リカードの生涯と業績、ジョン・レイノルズ、1999年ISBN 978-0750917124、p.187
^ abc [FC Sheffield] 1944年3月23日。「2,200馬力のネイピア・セイバー」Flight、309ページ。www.flightglobal.com。2009年11月9日閲覧。
^ 産業と航空力イギリス航空機生産の拡大 1935-1941、セバスチャン・リッチー 2007年、Routledge Taylor and Francis Group、ISBN 0-7146-4343-2、p.140
^ フライト1945、550ページ。
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^ 私は日記をつけなかった - 船舶用ディーゼルエンジン、自動車、航空エンジンとともに歩んだ60年、FR Banks 1978、Airlife Publications、ISBN 0 9504543 9 7、p.133
^ Napier Sabre Archived 23 June 2012 at the Wayback Machine 2009年7月17日閲覧。
^ シェフィールド1944年3月、310ページ。
^ 航空省1943年、24、25ページ。
^ abc フライト1945、551ページ。
^ メイソン1991、331ページ。
^ フライト1946、91ページ。
^ フライト1945、552ページ。
^ ラムズデンからの応募リスト
^ CAHC「ワークショップ 1」^[盗用] 2009 年 11 月 21 日閲覧。
^ ラムズデン 2003、176ページ。
^ フライト1945、550-553ページ。

文献

航空省。タイフーンマーク IA および IB のパイロットノート、セイバー II または IIA エンジン (第 2 版)。ロンドン: クレシー出版、2004 年。ISBN 0-85979-033-9
「真の競争者（記事と画像）」Aeroplane No. 452、第38巻、第12号、2010年12月。
「協力的なチャレンジャー（ヘストンレーサーに関する記事と画像）」。フライトアンドエアクラフトエンジニア第 1790 号、第 43 巻、1943 年 4 月 15 日。
ガンストン、ビル。世界航空エンジン百科事典：先駆者から現代まで。第 5 版、ストラウド、イギリス：サットン、2006 年。ISBN 0-7509-4479 -X
ラムズデン、アレック。『英国のピストンエンジンとその航空機』マールボロ、イギリス：エアライフ・パブリッシング、2003年。ISBN 1-85310-294-6。
メイソン、フランシス・K. 『1920年以降のホーカー航空機（第3改訂版）』ロンドン：パトナム、1991年。ISBN 0-85177-839-9。
「ネイピアセイバー VII (記事と画像)」。フライトアンドエアクラフトエンジニア第 1926 号、第 XLVIII 巻、1945 年 11 月 22 日。
「ネイピアの飛行開発（ネイピアの試験開発センターに関する記事と画像）」『Flight and The Aircraft Engineer』第 1961 号、第 L 巻、1946 年 7 月 25 日。
Setright, LJK : 『飛行のパワー: 航空におけるピストンエンジンの発展』 Allen & Unwin、1971 年。ISBN 0-04-338041-7。
シェフィールド、FC「2,200 馬力のネイピアセイバー (記事と画像)」。Flight and The Aircraft Engineer No. 1829、第 XLV 巻、1944 年 1 月 13 日。
シェフィールド、FC「ネイピアセイバー II (記事と画像)」。フライトアンドエアクラフトエンジニア第 1839 号、第 XLV 巻、1944 年 3 月 23 日。
ホワイト、グラハム。『第二次世界大戦の連合軍航空機ピストンエンジン：第二次世界大戦中にイギリスとアメリカが製造した最前線の航空機ピストンエンジンの歴史と開発』。ペンシルベニア州ウォーレンデール：SAEインターナショナル、1995年。ISBN 1-56091-655-9
レイノルズ、ジョン。エンジンと企業：ハリー・リカード卿の生涯と業績。ストラウド、イギリス：サットン、1999年。ISBN 978-0750917124
テイラー、ダグラス。『ボックスカイトからジェットへ - フランク・B・ハルフォードの驚くべき経歴』ダービー、イギリス：RRHT、1999年。ISBN 1 872922 16 3

さらに読む

ブリッジマン、レナード編『ジェーンズ・オール・ザ・ワールド・エアクラフト 1945-1946 』。ロンドン：サムソン・ロー、マーストン＆カンパニー、リミテッド、1946年。ISBN 0-517-67964-7（1989年、クレセント・ブックス、ニューヨークよりコピー。）
ピエール・クロステルマン：『ビッグ・ショー』。ロンドン、イギリス：ウィリアム・ハイネマンと共同出版のチャットー＆ウィンダス、1953年。ISBN 0-297-84619-1 （ 2004年版）。

外部リンク

ネイピア電力遺産トラストのサイト
マックス・ミラー（クレジットなし）が描き、大井内誠が彩色したネイピア・サーベルの断面図
セイバーエンジン搭載のネイピア・ヘストン・レーサー
ホーカーテンペストページ
史上最高のエンジン
ネイピアセイバー 3000 BHP 1946 年のセイバーエンジンの飛行広告

[1] ネイピア・ヘストン・レーサーは最初の量産型セイバーエンジンを使用しました。世界記録を狙ったこの機体は初期のテスト中にクラッシュし、プロジェクトは中止されました。

[3] 21 Suffolk St、ウェストミンスター、ロンドン、Pall Mall East から少し入った袋小路。

[15] 現在の「マルチグレード」モーターオイルとは異なり、1940 年代に使用されていた潤滑油は低温で粘度が増すため、始動時にセイバーが「始動」できない状態になりました。

[16] 特に断りのない限り、リストは Lumsden からのもの。

[2] エンジンと企業：サー・ハリー・リカードの生涯と業績、ジョン・レイノルズ、1999年ISBN 978-0750917124、p.145

[4] エンジンと企業：サー・ハリー・リカードの生涯と業績、ジョン・レイノルズ、1999年ISBN 978-0750917124、p.103

[5] Boxkite to Jet - Frank B Halfordの注目すべき経歴、Douglas Taylor、1999年、ISBN 1 872922 16 3、p.73

[6] エンジンと企業：サー・ハリー・リカードの生涯と業績、ジョン・レイノルズ、1999年ISBN 978-0750917124、p.186

[7] Boxkite to Jet - Frank B Halfordの注目すべき経歴、Douglas Taylor、1999年、ISBN 1 872922 16 3、p.81

[8] エンジンと企業：サー・ハリー・リカードの生涯と業績、ジョン・レイノルズ、1999年ISBN 978-0750917124、p.187

[Flight309-9] [FC Sheffield] 1944年3月23日。「2,200馬力のネイピア・セイバー」Flight、309ページ。www.flightglobal.com。2009年11月9日閲覧。

[10] 産業と航空力イギリス航空機生産の拡大 1935-1941、セバスチャン・リッチー 2007年、Routledge Taylor and Francis Group、ISBN 0-7146-4343-2、p.140

[Flinov45-11] フライト1945、550ページ。

[12] エアロプレーン 2010年、65-66頁。

[13] 私は日記をつけなかった - 船舶用ディーゼルエンジン、自動車、航空エンジンとともに歩んだ60年、FR Banks 1978、Airlife Publications、ISBN 0 9504543 9 7、p.133

[tempest-14] Napier Sabre Archived 23 June 2012 at the Wayback Machine 2009年7月17日閲覧。

[17] シェフィールド1944年3月、310ページ。

[18] 航空省1943年、24、25ページ。

[Flight_1945,_p._551.-19] フライト1945、551ページ。

[20] メイソン1991、331ページ。

[21] フライト1946、91ページ。

[22] フライト1945、552ページ。

[23] ラムズデンからの応募リスト

[24] CAHC「ワークショップ 1」^[盗用] 2009 年 11 月 21 日閲覧。

[25] ラムズデン 2003、176ページ。

[26] フライト1945、550-553ページ。