Rolls-Royce Gryfon - Rolls-Royce Griffon

Gryfon
Rolls Royce Griffon.jpg
Zakonserwowany Rolls-Royce Griffon z wyciętymi sekcjami.
Rodzaj Chłodzony cieczą czterosuwowy silnik tłokowy V-12;
Producent Rolls-Royce
Pierwszy bieg Listopad 1939
Główne zastosowania Avro Shackleton
Fairey Firefly
Supermarine Spitfire
Liczba zbudowany 8108

Rolls-Royce Sęp brytyjski 37- litr (2240  CU ) pojemność 60 stopni V-12 , chłodzone cieczą aero silnik zaprojektowany i zbudowany Rolls-Royce . Zgodnie z firmową konwencją, Gryf otrzymał imię drapieżnego ptaka , w tym przypadku sępa płowego .

Prace projektowe nad Griffonem rozpoczęły się w 1938 roku na prośbę Fleet Air Arm , do wykorzystania w nowych projektach samolotów, takich jak Fairey Firefly . W 1939 podjęto również decyzję o przystosowaniu silnika do Spitfire'a . Rozwój został tymczasowo wstrzymany, aby skoncentrować wysiłki na mniejszym Merlinie i 24-cylindrowym Vulture ; silnik wszedł do produkcji dopiero na początku lat 40. XX wieku.

Griffon był ostatnim z linii silników lotniczych V-12 produkowanych przez Rolls-Royce'a, których produkcja zakończyła się w 1955 roku. Silniki Griffon pozostają w służbie Royal Air Force do dziś z Battle of Britain Memorial Flight i napędzają ostatnią zdatną do lotu maszynę Avro Shackletona .

Projektowanie i rozwój

Początki

Pierwszy Spitfire IV napędzany silnikiem Griffon, DP845

Według Artura Rubbra pamiętników „s, de oceniane wersji« R »silnik, znany pod nazwą Griffon w tym czasie, był testowany w 1933 roku silnik ten, R11 , która nigdy nie została pokonana, użyto„Umiarkowanie Supercharged Rozwój Buzzarda” (który nastąpił znacznie później) i nie miał bezpośredniego związku z produkowanym seryjnie Griffonem z lat czterdziestych.

W 1938 roku Fleet Air Arm zwróciło się do Rolls-Royce'a i zapytało, czy można zaprojektować większą wersję Merlina. Wymagania były takie, aby nowy silnik miał dobrą moc na małych wysokościach oraz był niezawodny i łatwy w obsłudze. Wkrótce potem rozpoczęto prace nad projektem silnika. Proces projektowania był stosunkowo płynny w porównaniu z Merlinem, a pierwszy z trzech prototypów Griffon Is po raz pierwszy został uruchomiony w Dziale Doświadczalnym 30 listopada 1939 roku.

Chociaż Griffon został zaprojektowany dla samolotów morskich, 8 listopada 1939 r. NE Rowe z Ministerstwa Lotnictwa zasugerował zamontowanie Griffona w Spitfire . Trzy tygodnie później firma Supermarine otrzymała pozwolenie na zbadanie możliwości przystosowania Griffona do Spitfire'a; w odpowiedzi Supermarine wydał „Specyfikacja 466” w dniu 4 grudnia. Decyzja ta doprowadziła do zmiany rozmieszczenia osprzętu silnika, aby maksymalnie zmniejszyć przednią powierzchnię silnika. W rezultacie, przedni obszar gołej silnikiem Griffon był 7,9 stóp kwadratowych (0,73 m 2 ) w porównaniu z 7,5 stóp kwadratowych (0,70 m 2 ) z Merlinem, mimo znacznie większej pojemności Sęp za. Ten przeprojektowany silnik po raz pierwszy został uruchomiony 26 czerwca 1940 roku i wszedł do produkcji jako Griffon II.

Na początku 1940 roku, w obliczu zbliżającej się bitwy o Anglię , na rozkaz Lorda Beaverbrooka , Ministra Produkcji Samolotów , prace nad nowym silnikiem zostały tymczasowo wstrzymane, aby skoncentrować się na mniejszym 27- litrowym ( 1650 cu in ) Merlinie, który już przewyższał wydajność osiągnięta z wczesnym Griffon.

Projekt

Griffon zainstalowany na WH632 , zdatnej do lotu Fairey Firefly w Canadian Warplane Heritage Museum (2014)

W porównaniu z wcześniejszymi konstrukcjami Rolls-Royce'a, silnik Griffon miał kilka ulepszeń, co oznaczało, że fizycznie był tylko nieznacznie większy od Merlina, pomimo jego 36% większej pojemności 37 litrów (2240  cu in ).

Jedną istotną różnicą było włączenie wałka rozrządu i napędów magneto do przekładni redukcyjnych śmigła z przodu silnika, zamiast użycia oddzielnego systemu kół zębatych napędzanych z tylnego końca wału korbowego ; pozwoliło to na skrócenie całkowitej długości silnika, a także na zwiększenie niezawodności i wydajności układu napędowego. Napęd doładowania został również usunięty z przodu silnika, co wymagało długiego wału, aby dotrzeć do jego lokalizacji z tyłu silnika.

Smarowanie wału korbowego silnika Merlin odbywało się przez kanał wycięty w bloku silnika, aby zasilić każde łożysko główne, a następnie poprzez kanał w samym wale korbowym na drugie sąsiadujące łożysko dużego końca . Czop korbowy był drugi w kolejności względem łożyska głównego pod względem przepływu i ciśnienia oleju, przy czym olej musiał najpierw przepływać przez łożysko główne. Griffon ulepszył ten układ, będąc pierwszym silnikiem lotniczym produkowanym przez Rolls-Royce'a, w którym wykorzystano wydrążony wał korbowy jako środek smarowania łożysk głównego i dużego końca, przy czym olej jest podawany z każdego końca wału korbowego, zapewniając równomierny przepływ do wszystkich łożysk.

W innej odmianie od konwencji, jedno wysokowydajne podwójne magneto wyprodukowane przez BTH zostało zamontowane na górze obudowy redukcji śmigła; wcześniejsze projekty Rolls-Royce'a wykorzystujące podwójne magnesy zamontowane z tyłu silnika.

Seria Griffon 61 wprowadziła dwustopniową sprężarkę i inne zmiany konstrukcyjne: ciśnieniowe pompy olejowe zostały teraz umieszczone wewnątrz miski olejowej i podjęto wysiłek usunięcia jak największej liczby zewnętrznych rur. Ponadto napęd doładowania został przeniesiony na wał korbowy z tyłu silnika za pomocą krótkiego wału skrętnego, a nie z przodu, przy użyciu długiego wału napędowego, jak to było stosowane we wcześniejszych wariantach Griffon.

Produkcja wersji lotniczej Griffona zakończyła się w grudniu 1955 roku, podczas gdy wersja morska, Sea Griffon , była nadal produkowana na potrzeby startów dużych prędkości RAF.

Przegląd podstawowych komponentów (Griffon 65)

Od Jane i Lotu.

Griffon, odcięty, aby pokazać napędy wałka rozrządu itp., W Muzeum Bitwy o Anglię w RAF Coningsby
Cylindry
Dwanaście cylindrów składających się z pływających tulei mokrych ze stali wysokowęglowej osadzonych w dwóch dwuczęściowych blokach cylindrów z odlewanego stopu aluminium, posiadających oddzielne głowice i osłony. Tuleje CHROMU umieszczono w otworach na 2+1 ⁄ 2 cale od głowy. Bloki cylindrów zamontowane pod kątem 60 stopni na pochylonych górnych powierzchniach dwuczęściowej skrzyni korbowej. Głowice cylindrów wyposażone w żeliwne prowadnice zaworów wlotowych, prowadnice zaworówwydechowych z brązu fosforowego oraz gniazda zaworów ze stopu stali „Silchrome”. Dokażdej komory spalania wystajądwie świece zapłonowe po przeciwnych stronach średnicy.
Tłoki
Wykonany z odkuwek ze stopu " RR59 " . W pełni pływające szpilki z hartowanej stali niklowo-chromowej. Dwa dociskowe i jeden nawiercony pierścień zgarniający olej nad sworzniem, a drugi nawiercony pierścień zgarniający olej poniżej.
Korbowody
Odkuwki ze stali niklowej obrabiane maszynowo w przekroju H, każda para składająca się z pręta gładkiego i rozwidlonego . Pręt widełkowy zawiera blok łożyskowy ze stali niklowej, w którym mieszczą się panewki łożysk ze stopu ołowiu i brązu ze stalowym podkładem. W „małym końcu” każdego pręta znajduje się pływająca tuleja z brązu fosforowego .
Wał korbowy
Jednoczęściowy, wykonany z odkuwki ze stali niklowo-chromowo- molibdenowej utwardzanej azotem . Wyważony statycznie i dynamicznie . Siedem głównych łożysk i sześć rzutów. Wewnętrzna droga olejowa, zasilana z obu końców, używana do dystrybucji smarów do łożysk głównych i łożysk głównych. „Pływające” przednie łożysko składające się z wewnętrznie uzębionego pierścienia przykręconego do wału korbowego, zazębiającego się z pierścieniem półpływającym i wyposażonego w pierścień, wewnętrznie wielowypustowy z krótkim wałem sprzęgającym . Wał sprzęgający wielowypustowy z przodu do koła napędowego przekładni redukcyjnej śmigła. Obrót w prawo, patrząc od tyłu.
Korbowód
Dwa odlewy ze stopu aluminium połączone ze sobą na poziomej linii środkowej. W górnej części znajduje się obudowa koła, bloki cylindrów i część obudowy przekładni redukcyjnej śmigła ; i przenosi główne łożyska wału korbowego (łuski z dzielonej stali miękkiej wyłożone stopem ołowiowo-brązowym). Dolna połowa tworzy miskę olejową i zawiera główną ciśnieniową pompę olejową, pompę roboczą o zmiennej prędkości doładowania oraz dwie pompy oczyszczające. Mieści się w nim również główna pompa płynu chłodzącego, która jest napędzana przez ten sam mechanizm zębaty, co pompy oleju.
Walizka na kółkach
Odlew ze stopu aluminium umieszczony z tyłu skrzyni korbowej. Zawiera doładowanie; i mieści napędy doładowania, sprzęgła pomocniczej skrzyni biegów, wskaźnika prędkości obrotowej silnika, zespołu stałej prędkości śrubowej, pompy chłodnicy międzystopniowej i pompy paliwa, a także pomp oleju i płynu chłodzącego w dolnej połowie skrzyni korbowej.
Przekładnia zaworu
Dwa wlotowe i dwa wylotowe zawory grzybkowe z austenitycznej stali niklowo-chromowej „ KE965 ” na cylinder. Zawory wydechowe mają trzony chłodzone sodem . Powłoka ochronna „ Brightray ” (niklowo-chromowa) na całej powierzchni spalania i gnieździe zaworów wylotowych oraz tylko na gnieździe zaworów wlotowych. Każdy zawór jest utrzymywany w stanie zamkniętym przez parę koncentrycznych sprężyn śrubowych . Pojedynczy, siedmiołożyskowy wałek rozrządu, umieszczony centralnie na szczycie każdej głowicy cylindrów, obsługuje 24 pojedyncze stalowe wahacze ; 12 obraca się z wałka wahacza po wewnętrznej, wlotowej stronie bloku w celu uruchomienia zaworów wylotowych, pozostałe obracają się z wałka po wylotowej stronie bloku w celu uruchomienia zaworów wlotowych.

Pojemność silnika, przepływ masowy i doładowanie

Chociaż powszechną praktyką jest porównywanie różnych silników tłokowych i ich potencjału osiągów poprzez odniesienie do pojemności skokowej silnika lub objętości skokowej , nie daje to dokładnego odczytu możliwości silnika. Według AC Lovesey , który był odpowiedzialny za rozwój Merlina, „wciąż panuje wrażenie, że pojemność statyczna znana jako objętość skokowa jest podstawą porównania możliwej mocy dla różnych typów silnika, ale tak nie jest ponieważ moc silnika zależy wyłącznie od masy powietrza, którą można zmusić do efektywnego zużycia, a pod tym względem doładowanie odgrywa najważniejszą rolę.”

W przeciwieństwie do Merlina, Griffon od początku był projektowany z wykorzystaniem jednostopniowej sprężarki napędzanej dwubiegową, hydraulicznie sterowaną skrzynią biegów; wersje produkcyjne, serie Griffon II, III, IV i VI, zostały zaprojektowane tak, aby zapewnić maksymalną moc na niskich wysokościach i były używane głównie przez Fleet Air Arm. Seria Griffon 60, 70 i 80 cechowała się dwustopniowym doładowaniem i osiągała maksymalną moc na niskich i średnich wysokościach. Silniki serii Griffon 101, 121 i 130, wspólnie oznaczone jako Griffon 3 SML , wykorzystywały dwustopniową, trzybiegową sprężarkę, dodając zestaw biegów „Low Supercharger (LS)” do już istniejących średnich i pełnych doładowań (MS). i FS) koła zębate. Kolejną modyfikacją było zwiększenie średnic obu wirników, a tym samym zwiększenie wysokości znamionowych, na których można było generować maksymalną moc na każdym biegu. Podczas gdy 101 nadal napędzało pięciołopatowe śmigło, serie 121 i 130 zostały zaprojektowane do napędzania przeciwbieżnych śmigieł. W 1946 roku Griffon 101 został wyposażony w Supermarine Spiteful XVI RB518 (przebudowa produkcji Mk.XIV); samolot ten osiągnął prędkość maksymalną 494 mph (795 km/h) z pełnym wyposażeniem wojskowym.

Przejście pilotażowe

Piloci, którzy przeszli z Merlina na Spitfire'y z silnikiem Griffon, wkrótce odkryli, że ponieważ śmigło silnika Griffon obracało się w przeciwnym kierunku do Merlina, myśliwiec podczas startu skręcał w prawo, a nie w lewo. Tendencja ta była jeszcze bardziej widoczna w mocniejszych silnikach Griffon z serii 60 i 80, z ich pięciołopatowymi śmigłami. W rezultacie piloci musieli nauczyć się stosować trym lewy (lewy) podczas startu, zamiast prawego (prawej burty), do którego przywykli. Podczas startu przepustnica musiała być otwierana powoli, ponieważ wyraźny ruch w prawo mógł prowadzić do „drapania” i silnego zużycia opon.

Niektóre testowe Spitfire XIV, 21 i 24 były wyposażone w przeciwbieżne śmigła , które eliminowały efekt momentu obrotowego. Wczesne problemy ze skomplikowaną skrzynią biegów, która była wymagana do przeciwbieżnych śmigieł, uniemożliwiły ich uruchomienie w Spitfire, ale były one używane w późniejszych samolotach, w tym Seafire FR. Mk 46 i F oraz FR.47, które były standardowo wyposażone w Griffon 87 napędzające przeciwbieżne śmigła. Seria Griffon 57 i 57A, montowana w instalacjach Universal Power Plant (UPP) i napędzająca przeciwbieżne śmigła, była używana w morskim samolocie patrolowym Avro Shackleton .

Warianty

Griffon był produkowany w około 50 różnych wariantach, z czego Griffon 130 był ostatnim z serii. Szczegóły reprezentatywnych wariantów są wymienione poniżej:

  • Gryf IIB
1730 KM (1290 kW) przy 750 stóp (230 m) i 1490 KM (1110 kW) przy 14000 stóp (4270 m); Jednostopniowa dwubiegowa sprężarka; średnica wirnika 10 cali (25,4 cm); przełożenia 7,85:1, 10,68:1. Używany w Firefly Mk.I i Spitfire XII .
  • Gryf VI
Zwiększone maksymalne ciśnienie doładowania, 1850 KM (1380 kW) przy 2000 stóp (610 m); średnica wirnika 9,75 cala (24,7 cm). Używany w Seafire Mk.XV i Mk. XVII, Spitfire XII.
Rolls-Royce Griffon 58 wystawiony w Shuttleworth Collection (2008)
  • Gryf 57 i 57A
1960 KM (1460 kW); 2345 KM (1749 kW) z wtryskiem wody i metanolu przy starcie: stosowany w Avro Shackleton .
  • Gryf 61
Wprowadzono dwustopniową dwustopniową sprężarkę z chłodnicą końcową podobną do tej w Merlinie 61; 2035 KM (1520 kW) przy 7000 stóp (2100 m) i 1820 KM (1360 kW) przy 21 000 stóp (6400 m); używany na Spitfire F.Mk.XIV, Mk.21 .
  • Gryf 65
Podobny do Griffona 61 z inną przekładnią redukcyjną śmigła; Średnice wirnika 1. stopień: 13,4 cala (34 cm), 2. stopień: 11,3 cala (29 cm); używany na Spitfire F.Mk.XIV.
  • Gryf 72
Zwiększone maksymalne ciśnienie doładowania w celu wykorzystania 150- stopniowego paliwa; 2245 KM (1675 kW) przy 9250 stóp (2820 m).
  • Gryf 74
Wersja Griffon 72 z wtryskiem paliwa; używany w Firefly Mk.IV.
  • Gryf 83
Zmodyfikowany do napędzania przeciwbieżnych śmigieł ; 2340 KM (1745 kW) przy 750 stóp (230 m) i 2100 KM (1565 kW) przy 12250 stóp (3740 m).
  • Gryf 85
2375 KM (1770 kW); używany na Spiteful Mk.XIV .
  • Gryf 89
2350 KM (1755 kW); używany w Spiteful Mk.XV.
  • Gryf 101
2420 KM (1805 kW); Dwustopniowa, trzybiegowa sprężarka wykorzystująca niskie doładowanie (LS), umiarkowane doładowanie (MS) lub pełne doładowanie (FS); przełożenie redukcyjne 4,45; Układ wtrysku paliwa Rolls-Royce. Używany w Spiteful Mk.XVI.
  • Gryf 130
2420 KM (1805 kW) przy 5000 stóp (1524 m) w przekładni LS, 2250 KM (1678 kW) przy 14500 stóp (4419 m) MS i 2050 KM (1529 kW) przy 21 000 stóp (6400 m) FS; przełożenie przekładni redukcyjnej 4,44; zmodyfikowany do napędzania przeciwbieżnych śmigieł; Układ wtrysku paliwa Rolls-Royce.

Aplikacje

Wróżka Barracuda z silnikiem Gryfona
Silnik Griffon z przeciwbieżnymi śmigłami w modelu P 51XR Mustang N6WJ „Precious Metal” 2014 Reno Air Races

Notatka:

Samoloty wyścigowe

Kilka północnoamerykańskich Mustangów ścigających się w wyścigach klasy Unlimited w Reno Air Races zostało wyposażonych w gryfy. Należą do nich Red Baron (NL7715C), a także zbudowany na zamówienie P-51XR Precious Metal (N6WJ) i hybryda Mustang/Learjet Miss Ashley II (N57LR). We wszystkich przypadkach w tych samolotach były używane gryfy z przeciwbieżnymi śmigłami, zaczerpnięte z bombowców patrolowych Avro Shackleton . RB51 Red Baron jest godny uwagi ze względu na to, że w latach 1979-1989 ustanowił światowy rekord prędkości FAI z silnikiem tłokowym na dystansie 3 km (499,018 mil/h).


Wykorzystanie poza samolotami

Miss Budweiser Unlimited Hydroplane z 1980 roku zdominował tor wyścigowy z silnikiem Rolls-Royce Griffon. Była to ostatnia z konkurencyjnych łodzi z silnikiem tłokowym, zanim przejęły ją silniki turbowałowe .

We współczesnych ciągnikach używane są również silniki Griffon, pojedyncze lub podwójne, każdy o mocy 3500 KM (2600 kW).

Ocaleni

Avro Shackleton Mk 3 w Ysterplaat AFB w RPA, numer seryjny 1722, znany również jako Pelican 22. Zrobiono 27 maja 2017 r. podczas rozruchu silnika. Już nie latał, ale uważany za zdatny do lotu.

Silnik Griffon jest nadal używany w odrestaurowanych Fireflies, a później w Spitfire na całym świecie. : Royal Air Force Battle of Britain Memorial Flight jest chlubnym obecny operator Griffon.

Jedyny technicznie zdatny do lotu Avro Shackleton znajduje się w bazie sił powietrznych Ysterplaat . Jednak co najmniej jeden inny płatowiec jest w stanie do eksploatacji w Gatwick Aviation Museum, a inny jest w stanie gotowości do kołowania na lotnisku w Coventry , który ma zostać oblatany w krótkim czasie.

Silniki na wyświetlaczu

Zachowane silniki Griffon są wystawione publicznie na:

Dane techniczne (Griffon 65)

Widok z boku przedstawiający szczegóły dotyczące doładowania i gaźnika

Dane z Lumsden i The Aeroplane.

Ogólna charakterystyka

  • Typ: 12-cylindrowy silnik tłokowy chłodzony cieczą 60° Vee z doładowaniem;
  • Otwór : 6 cali (152,4 mm)
  • Skok : 6.6 cala (167,6 mm)
  • Pojemność : 2240 w 3 (36,7 l)
  • Długość: 81 cali (2057 mm)
  • Szerokość: 30,3 cala (770 mm)
  • Wysokość: 46 cali (1168 mm)
  • Sucha masa : 1980 funtów (900 kg)

składniki

Wydajność

  • Moc wyjściowa:
  • 2035 KM (1520 kW) przy 7000 stóp (przekładnia 2135 m MS), ciśnienie doładowania +18 psi przy 2750 obr./min
  • 2220 KM (1655 kW) przy 11.000 stóp (przekładnia 2135 m MS), +21 psi przy 2750 obr./min przy użyciu 150 oktanowego paliwa
  • 1820 KM (1360 kW) przy 21.000 stóp (6400 m) przy 2750 obr./min
  • Moc właściwa : 0,91 KM/cal 3 (41,4 kW/L)
  • Stopień kompresji : 6:1
  • Stosunek mocy do masy : 1,03 KM/funt (1,69 kW/kg)

Zobacz też

Porównywalne silniki

Powiązane listy

Głoska bezdźwięczna

Gryf Mk 58

Bibliografia

Przypisy

Cytaty

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki