Проектные работы над Griffon начались в 1938 году по запросу ВВС флота для использования в новых конструкциях самолетов, таких как Fairey Firefly . В 1939 году также было решено, что двигатель можно адаптировать для использования на «Спитфайре» . Разработка была временно остановлена, чтобы сконцентрировать усилия на меньшем по размеру Merlin и 24-цилиндровом Vulture ; Двигатель не пошел в производство до начала 1940-х годов.
Griffon был последним в линейке авиационных двигателей V-12, производившихся компанией Rolls-Royce, производство которых было прекращено в 1955 году. Двигатели Griffon остаются на вооружении Королевских ВВС и сегодня во время Мемориального полета Битвы за Британию .
Дизайн и развитие
Происхождение
Первый Spitfire IV с двигателем Griffon, DP845.
Согласно мемуарам Артура Руббры , в 1933 году была испытана дефорсированная версия двигателя « R », известная в то время под названием Griffon . Этот двигатель R11 , [1] который никогда не летал, использовался для «Разработка умеренно наддувного Buzzard» (которая была продолжена намного позже) и не имела прямого отношения к серийному Griffon 1940-х годов.
В 1938 году авиация флота обратилась к компании Rolls-Royce и спросила, можно ли спроектировать более крупную версию Merlin. Требования заключались в том, чтобы новый двигатель имел хорошую мощность на малой высоте, был надежным и простым в обслуживании. [2] Вскоре после этого начались работы над конструкцией двигателя. [nb 1] Процесс проектирования был относительно гладким по сравнению с процессом проектирования «Мерлина», и первый из трех прототипов Griffon I впервые был запущен в экспериментальном отделе 30 ноября 1939 года. [3] [4]
Хотя «Гриффон» был разработан для военно-морской авиации, 8 ноября 1939 года Н. Э. Роу из Министерства авиации предложил установить «Гриффон» на « Спитфайр» . Три недели спустя Supermarine было дано разрешение изучить возможности адаптации Griffon к Spitfire; В ответ Supermarine 4 декабря выпустила «Спецификацию 466». Это решение привело к изменению расположения агрегатов двигателя с целью максимально уменьшить лобовую площадь двигателя. [4] В результате лобовая площадь голого двигателя Griffon составила 7,9 квадратных футов (0,73 м 2 ) по сравнению с 7,5 квадратных футов (0,70 м 2 ) у Merlin, несмотря на гораздо большую мощность Griffon. [5] Этот модернизированный двигатель впервые был запущен 26 июня 1940 года и пошел в производство под названием Griffon II.
В начале 1940 года, когда надвигалась ожидаемая битва за Британию , по приказу лорда Бивербрука , министра авиационного производства , работа над новым двигателем была временно остановлена, чтобы сосредоточиться на меньшем 27-литровом ( 1650 куб. Дюймах ) Мерлине, который уже превзошел результат, достигнутый с ранним Griffon.
По сравнению с более ранними разработками Rolls-Royce, двигатель Griffon имел несколько улучшений, а это означало, что физически он был лишь немного больше, чем Merlin, несмотря на его на 36% больший объем - 37 литров (2240 куб. Дюймов ). [2]
Одним из существенных отличий было включение приводов распределительного вала и магнето в редукторы гребного винта в передней части двигателя вместо использования отдельной системы шестерен, приводимых в движение от задней части коленчатого вала ; это позволило уменьшить общую длину двигателя, а также сделать трансмиссию более надежной и эффективной. [6] [nb 2] Привод нагнетателя также был снят с передней части двигателя, для чего потребовался длинный вал, чтобы добраться до места в задней части двигателя. [7]
Смазка коленчатого вала двигателя Merlin осуществлялась через канал, прорезанный в блоке двигателя, для подачи каждого главного подшипника, а затем на вторичный соседний подшипник большой головки через канал в самом коленчатом валу. Шатунная шейка была второй после главного подшипника по потоку и давлению масла, при этом масло должно было проходить через главный подшипник первым. Griffon улучшил эту конструкцию, став первым серийным авиационным двигателем Rolls-Royce, в котором в качестве средства смазки коренных и шатунных подшипников использовался полый коленчатый вал, при этом масло подавалось с каждого конца коленчатого вала, обеспечивая равномерный поток ко всем подшипникам. [6] [8]
Еще одним отличием от традиции было то, что одно высокоэффективное двойное магнето производства BTH было установлено поверх редуктора гребного винта; [9] более ранние конструкции Rolls-Royce использовали сдвоенные магнето, установленные в задней части двигателя. [10]
В серии Griffon 61 был представлен двухступенчатый нагнетатель и другие конструктивные изменения: масляные насосы теперь располагались внутри поддона, и была предпринята попытка удалить как можно больше внешних труб. [11] Кроме того, привод нагнетателя был перенесен на коленчатый вал в задней части двигателя через короткий торсионный вал, а не в передней части двигателя, используя длинный приводной вал, как это использовалось в более ранних вариантах Griffon. [7]
Производство авиационной версии Griffon закончилось в декабре 1955 года, тогда как морская версия Sea Griffon продолжала производиться для высокоскоростных запусков ВВС Великобритании. [12]
Обзор основных компонентов (Griffon 65)
Из «Джейн и полет». [13] [14]
Грифон, срезанный, чтобы показать приводы распределительных валов и т. д., в Музее битвы за Британию в ВВС Великобритании в Конингсби.
Изготовлен из поковок сплава « RR59 » . Полностью плавающие поршневые пальцы из закаленной никель-хромовой стали. Два компрессионных и одно просверленное маслосъемное кольцо над поршневым пальцем и еще одно просверленное маслосъемное кольцо под ним.
Шатуны
Поковки из никелевой стали, обработанные H-образным сечением, каждая пара состоит из простого и раздвоенного стержня . На раздвоенном стержне установлен подшипниковый блок из никелевой стали, в котором установлены вкладыши подшипников со стальной основой из сплава свинца и бронзы. На «малом конце» каждого стержня находится плавающая втулка из фосфористой бронзы .
Коленчатый вал
Цельный, изготовлен из поковки никель-хром- молибденовой стали , закаленной азотом . Статически и динамически сбалансирован . Семь коренных подшипников и шесть опорных. Внутренний масляный канал с подачей с обоих концов, используемый для подачи смазочных материалов к коренным подшипникам и подшипникам шатунов. [6] «Плавающий» передний подшипник, состоящий из кольцевого кольца с внутренними зубьями, прикрепленного болтами к коленчатому валу и входящего в зацепление с полуплавающим кольцом, соединенного внутренними шлицами с коротким соединительным валом. Соединительный вал шлицевой на переднем конце к ведущему колесу редуктора гребного винта. [6] Вращение по часовой стрелке, если смотреть сзади.
Картер
Две отливки из алюминиевого сплава соединены друг с другом по горизонтальной осевой линии. В верхней части закреплены колесная арка, блоки цилиндров и часть корпуса винтового редуктора ; и несет на себе коренные подшипники коленчатого вала (разъемные вкладыши из мягкой стали, футерованные сплавом свинца и бронзы). Нижняя половина образует масляный поддон и содержит масляный насос главного давления, рабочий насос изменения скорости нагнетателя и два продувочных насоса. В нем также находится главный насос охлаждающей жидкости, который приводится в действие той же зубчатой передачей, что и масляные насосы.
Колесная арка
Отливка из алюминиевого сплава установлена на задней части картера. Несет нагнетатель; и вмещает в себя приводы нагнетателя, муфту вспомогательной коробки передач, указатель оборотов двигателя, винторегулирующий агрегат, насос промежуточного охладителя и топливный насос, а также масляный и охлаждающий насосы в нижней половине картера.
Клапанный механизм
Два впускных и два выпускных тарельчатых клапана из аустенитной никель-хромовой стали «KE965» на цилиндр. Выпускные клапаны имеют стержни, охлаждаемые натрием . Защитное покрытие Brightray (никель-хром) на всей поверхности сгорания и седлах выпускных клапанов, а также на седлах только впускных клапанов . Каждый клапан удерживается в закрытом состоянии парой концентрических винтовых пружин . Один распределительный вал с семью подшипниками, расположенный по центру верхней части каждой головки блока цилиндров, приводит в действие 24 отдельных стальных коромысла ; 12 поворачиваются на коромысловом валу на внутренней впускной стороне блока для приведения в действие выпускных клапанов, остальные поворачиваются на валу на выпускной стороне блока для приведения в действие впускных клапанов.
Объем двигателя, массовый расход и наддув
Хотя общепринятой практикой является сравнение различных поршневых двигателей и их потенциала производительности, ссылаясь на рабочий объем двигателя или рабочий объем , это не дает точного определения возможностей двигателя. По словам А.С. Лавси , который отвечал за разработку Merlin, [nb 3] «до сих пор преобладает впечатление, что статическая мощность, известная как рабочий объем, является основой сравнения возможной выходной мощности для разных типов двигателей, но это Это не так, потому что мощность двигателя зависит исключительно от массы воздуха, которую он может эффективно потреблять, и в этом отношении нагнетатель играет наиболее важную роль». [16]
В отличие от Merlin, Griffon с самого начала проектировался для использования одноступенчатого нагнетателя, приводимого в движение двухскоростной коробкой передач с гидравлическим приводом; Первоначальные серийные версии, серии Griffon II, III, IV и VI, были разработаны для обеспечения максимальной мощности на малых высотах и в основном использовались авиацией флота. Серии Griffon 60, 70 и 80 имели двухступенчатый наддув и достигали максимальной мощности на малых и средних высотах. В двигателях серий Griffon 101, 121 и 130, получивших общее обозначение Griffon 3 SML , [17] использовался двухступенчатый трехскоростной нагнетатель, добавленный набор передач «Low Supercharger (LS)» к уже существующим средним и полным двигателям. Шестерни нагнетателя (MS и FS). [17] Другая модификация заключалась в увеличении диаметров обоих рабочих колес, что позволило увеличить номинальную высоту, на которой можно было генерировать максимальную мощность на каждой передаче. [18] В то время как модель 101 продолжала приводиться в движение пятилопастным винтом, серии 121 и 130 были разработаны для привода винтов противоположного вращения. [17] В 1946 году Griffon 101 был установлен на Supermarine Spiteful XVI, RB518 (серийный Mk.XIV с модернизированным двигателем); этот самолет достиг максимальной скорости 494 миль в час (795 км / ч) с полным военным оснащением. [19]
Пилотный переход
Пилоты, перешедшие с «Мерлина» на «Спитфайры» с двигателем Griffon, вскоре обнаружили, что, поскольку пропеллер двигателя Griffon вращался в направлении, противоположном пропеллеру Merlin, истребитель при взлете поворачивался вправо, а не влево. [20] [nb 4] Эта тенденция была еще более заметной с более мощными двигателями Griffon 60-й и 80-й серий с их пятилопастными винтами. В результате пилотам пришлось учиться применять левый (левый) триммер при взлете вместо привычного для него правого (правого борта). [21] При взлете дроссельную заслонку приходилось открывать медленно, так как выраженный поворот вправо мог привести к «слаблению» и серьезному износу шин. [22]
Некоторые испытательные Spitfire XIV, 21 и 24 были оснащены винтами противоположного вращения , что устраняло эффект крутящего момента. Ранние проблемы со сложной коробкой передач, которая требовалась для винтов встречного вращения, не позволили им когда-либо работать на «Спитфайрах», но они использовались на более поздних самолетах, включая Seafire FR . Mk 46, F и FR.47, оснащенные Griffon 87 с винтами встречного вращения в качестве стандартного оборудования. [23] Серии Griffon 57 и 57A, установленные в установках Universal Power Plant (UPP) и приводящие в движение винты встречного вращения, использовались в морском патрульном самолете Avro Shackleton . [24]
Варианты
Griffon выпускался примерно в 50 различных вариантах, причем Griffon 130 был последним в серии. Подробная информация о репрезентативных вариантах приведена ниже:
Грифон IIB
1730 л.с. (1290 кВт) на высоте 750 футов (230 м) и 1490 л.с. (1110 кВт) на высоте 14 000 футов (4270 м); Одноступенчатый двухскоростной нагнетатель; диаметр рабочего колеса 10 дюймов (25,4 см); передаточные числа 7,85:1, 10,68:1. [20] Используется на Firefly Mk.I и Spitfire XII .
Грифон VI
Увеличенное максимальное давление наддува: 1850 л.с. (1380 кВт) на высоте 2000 футов (610 м); Диаметр рабочего колеса 9,75 дюйма (24,7 см). [20] Используется на Seafire Mk.XV и Mk. XVII, Спитфайр XII.
1960 л.с. (1460 кВт); (1749 кВт) с впрыском воды-метанола на взлете: использовался на Avro Shackleton . [24]
Грифон 61
Введен двухскоростной двухступенчатый нагнетатель с доохладителем, аналогичный тому, что был на Merlin 61; 2035 л.с. (1520 кВт) на высоте 7000 футов (2100 м) и 1820 л.с. (1360 кВт) на высоте 21000 футов (6400 м); использовался на Spitfire F.Mk.XIV, Mk.21 .
Грифон 65
Аналогичен Griffon 61 с другим редуктором винта; Диаметр рабочего колеса 1-й ступени: 13,4 дюйма (34 см), 2-й ступени: 11,3 дюйма (29 см); [25] использовалось на Spitfire F.Mk.XIV.
Грифон 72
Увеличено максимальное давление наддува для использования 150-го сорта топлива; 2245 л.с. (1675 кВт) на высоте 9250 футов (2820 м).
Грифон 74
Инжекторная версия Griffon 72; использовался на Firefly Mk.IV.
Грифон 83
Модифицирован для привода винтов противоположного вращения ; 2340 л.с. (1745 кВт) на высоте 750 футов (230 м) и 2100 л.с. (1565 кВт) на высоте 12 250 футов (3740 м).
2350 л.с. (1755 кВт); использовался на Spiteful Mk.XV.
Грифон 101
2420 л.с. (1805 кВт); Двухступенчатый трехскоростной нагнетатель с низким нагнетателем (LS), средним нагнетателем (MS) или полным нагнетателем (FS); передаточное число понижающей передачи 4,45; Система впрыска топлива Rolls-Royce. [17] Используется на Spiteful Mk.XVI.
Грифон 130
2420 л.с. (1805 кВт) на высоте 5000 футов (1524 м) на передаче LS, 2250 л.с. (1678 кВт) на высоте 14500 футов (4419 м) над уровнем моря и 2050 л.с. (1529 кВт) на высоте 21000 футов (6400 м) над уровнем моря; передаточное число понижающей передачи 4,44; модифицирован для привода винтов встречного вращения; Система впрыска топлива Rolls-Royce. [18]
Соединение Грифон RGC.30.SM. ; турбокомпаундный двигатель - отменен в 1949 г.
Турбо Грифон RGT.30.SM. ; аналогично Napier Nomad — как указано выше .
Приложения
Fairey Barracuda с двигателем GriffonДвигатель Griffon с винтами встречного вращения на P 51XR Mustang N6WJ "Precious Metal" 2014 г. Reno Air Races
Несколько североамериканских Мустангов , участвовавших в гонках неограниченного класса на Reno Air Races, были оснащены Griffons. К ним относятся Red Baron (NL7715C), а также построенный по индивидуальному заказу P-51XR Precious Metal (N6WJ) и гибрид Mustang/Learjet Miss Ashley II (N57LR). [29] [30] [31] [32] Во всех случаях на этих самолетах использовались «Гриффоны» с винтами встречного вращения, взятые с патрульных бомбардировщиков «Авро Шеклтон» . RB51 Red Baron примечателен тем, что с 1979 по 1989 год установил мировой рекорд скорости FAI с поршневым двигателем на дистанции 3 километра (499,018 миль в час).
Неавиационное использование
Гидроплан Miss Budweiser Unlimited 1980 года доминировал на гоночной трассе с двигателем Rolls-Royce Griffon. Это была последняя из конкурентоспособных лодок с поршневыми двигателями до того, как на смену пришли турбовальные силовые установки.
В современной тракторной тяге также используются двигатели Griffon, одинарные или сдвоенные, мощностью каждый по 3500 л.с. (2600 кВт). [33]
Выжившие
Avro Shackleton Mk 3 на авиабазе Истерплаат в ЮАР, серийный номер 1722, он же Pelican 22. Снято 27 мая 2017 года на разгоне двигателя. Больше не летает, но считается в основном годным к полетам.
Двигатель Griffon продолжает использоваться в отреставрированных Fireflies, а затем и в Spitfires по всему миру. Мемориальный рейс Королевских ВВС Битвы за Британию является известным нынешним оператором Griffon.
Единственный оставшийся технически годным к полетам Avro Shackleton базируется на базе ВВС Истерплаат . [34] Однако, по крайней мере, еще один планер находится в рабочем состоянии в Музее авиации Гатвика , а другой находится в рабочем состоянии для руления в аэропорту Ковентри и предназначен для полета в ближайшее время.
Двигатели на выставке
Сохранившиеся двигатели Griffon выставлены на всеобщее обозрение на:
Тип топлива: октан 100 (октан 150, с января по май 1945 г.)
Масляная система: сухой картер с одним нагнетательным насосом и двумя продувочными насосами.
Система охлаждения: смесь охлаждающей жидкости, состоящей из 70 % воды и 30 % этиленгликоля , под давлением. Радиатор интеркулера с жидкостным охлаждением и собственной отдельной системой, опять же с использованием смеси воды и гликоля 70/30%.
2035 л.с. (1520 кВт) на высоте 7000 футов (передача MS 2135 м), [nb 7] давление наддува +18 фунтов на квадратный дюйм при 2750 об / мин
2220 л.с. (1655 кВт) на высоте 11 000 футов (3350 м MS, +21 фунт на квадратный дюйм при 2750 об / мин с использованием топлива с октановым числом 150).
1820 л.с. (1360 кВт) на высоте 21000 футов (6400 м) при 2750 об/мин
↑ Хотя Griffon 1933 года имел такой же диаметр цилиндра и ход двигателя R , как и Griffon I 1939 года, Griffon I представлял собой совершенно новую конструкцию. [2]
^ Объединение четырех комплектов шестерен (два привода распределительных валов, а также редукторы гребного винта и привод магнето) в один блок означало, что дополнительную группу шестерен для магнето и распределительных валов, которые обычно устанавливались в задней части коленчатого вала, можно было исключить.
↑ После помощи в разработке двухступенчатого двухскоростного нагнетателя для Merlin Lovesey он продолжил разработку реактивных двигателей Rolls-Royce; хотя цитата относится к Мерлину, она в равной степени применима и к Грифону.
^ Пропеллер «Гриффона» вращался влево (против часовой стрелки), если смотреть из кабины.
^ Приведены только общие типы, Griffon не был основной силовой установкой для некоторых из этих самолетов.
^ Бофайтер II, Грифон IIB [26]
^ MS и FS относятся к скорости нагнетателя: умеренная/полный наддув.
Цитаты
^ Евс 2001, с. 228.
^ abc Рейс 1945, с. 309.
^ Ламсден 2003, с. 216.
^ аб Морган и Шекледи 2000, стр. 133.
^ Морган и Шекледи 2000, с. 134.
^ abcd Рейс 1945, с. 312.
^ ab Самолет 1945, стр. 1, 3, 6.
^ "Двигатель Rolls-Royce Griffon" .
^ Рейс 1945, стр. 312, 314.
^ Руббра 1990, с. 118.
^ Самолет 1945, стр. 1, 8.
^ Рейс 1956, с. 578.
^ Бриджмен 1989, стр. 279–280.
^ [Сотрудный автор] 20 сентября 1945 года . Полет «Роллс-Ройс Грифон» , стр. 309–316. www.flightglobal.com. Проверено: 29 октября 2009 г.
^ ab Рейс 1945, с. 313.
^ Лавси 1946, с. 218.
^ abcd Рейс 1946, с. 34.
^ ab Рейс 1946, стр. 34–35.
^ Морган и Шекледи 2000, стр. 501, 503.
^ abc Ламсден 2003, с. 217.
^ Прайс 1995, стр. 29, 32–33.
↑ Министерство авиации, 1946 г., параграф 49 (i), стр. 26–27.
^ Морган и Шекледи 2000, стр. 573, 579, 580.
^ аб Карвелл 2010, стр. 57.
^ Рейс 1945, с. 315.
^ Ламсден 2003, с. 217.
^ Один прототип (LA610) с двигателем Griffon 85 и шестилопастным винтом встречного вращения Rotol.
^ Один самолет в качестве испытательного стенда двигателя для Griffon II.
↑ Фотография североамериканского самолета P-51D Mustang. Получено 24 сентября 2011 г.
↑ Все в деталях, дата обращения 24 сентября 2011 г.
↑ Фотография североамериканского самолета P-51D Mustang. Получено 24 сентября 2011 г.
^ Изображение самолета North American/Rogers P-51R Получено 24 сентября 2011 г.
^ "Тракторная бригада Green Spirit" . Greenspirit.info. Архивировано из оригинала 21 июля 2011 года . Проверено 7 января 2013 г.
^ SAAF 1722 - Авро Шеклтон. Архивировано 1 сентября 2009 г. на Wayback Machine . Проверено: 29 июля 2009 г.
^ "ДВИГАТЕЛЬ ROLLS ROYCE GRIFFON 58" . Stonehengeairmuseum.org . Проверено 15 ноября 2019 г. .
^ Ламсден 2003, стр. 216–219.
^ Самолет 1945, стр. 1–7.
Библиография
Министерство авиации. Заметки пилота Spitfire XIV и XIX; Двигатель Griffon 65 или 66 . Лондон: Министерство авиации, 1946.
Бриджмен, Л. (редактор) (1989) Боевые самолеты Джейн времен Второй мировой войны. Полумесяц. ISBN 0-517-67964-7
Карвелл, Роджер. «Аэроплан осматривает Авро Шеклтон». Самолет №2, Том. 38, выпуск 442, февраль 2010 г.
Ганстон, Билл. Всемирная энциклопедия авиационных двигателей: от пионеров до наших дней . 5-е издание, Страуд, Великобритания: Саттон, 2006. ISBN 0-7509-4479-X
Лавси, Сирил. «Развитие Rolls-Royce Merlin с 1939 по 1945 год». Журнал «Авиационное машиностроение» . Лондон: июль 1946 г.
Ламсден, Алек. Британские поршневые двигатели и их самолеты . Мальборо, Уилтшир: Airlife Publishing, 2003. ISBN 1-85310-294-6 .
Прайс, Альфред. История Спитфайра . Второе издание, Лондон: Arms and Armor Press, 1986. ISBN 0-85368-861-3 .
Руббра, А.А. Поршневые авиационные двигатели Rolls-Royce: дизайнер помнит: Историческая серия № 16 : Rolls-Royce Heritage Trust, 1990. ISBN 1-872922-00-7
Уайт, Грэм. Поршневые двигатели для самолетов союзников времен Второй мировой войны: история и развитие поршневых двигателей для фронтовых самолетов, производимых Великобританией и США во время Второй мировой войны . Уоррендейл, Пенсильвания: SAE International, 1995. ISBN 1-56091-655-9.
«Классический дизайн; двухступенчатый Griffon Rolls-Royce (статья и изображения)». Самолет , 21 сентября 1945 года.
«Роллс-Ройс Гриффон (65) (статья и изображения)». Летчик и авиаинженер № 1917, Том. XLVIII, 20 сентября 1945 г.
«Rolls-Royce Griffon 130 (статья и изображения)». Летчик и авиаинженер № 1933, Том. XLIX, 10 января 1946 г.
