stringtranslate.com

Роллс-Ройс Мерлин

Rolls -Royce Merlin — британский поршневой авиационный двигатель V-12 с жидкостным охлаждением и рабочим объемом 27 литров (1650 куб. дюймов) . Компания Rolls-Royce разработала двигатель и впервые запустила его в 1933 году в качестве частного предприятия. Первоначально известный как PV-12 , позже он был назван Merlin в соответствии с корпоративным соглашением называть свои четырехтактные поршневые авиационные двигатели в честь хищных птиц . Двигатель извлек выгоду из гоночного опыта двигателей-предшественников в 1930-х годах.

После нескольких модификаций первые серийные варианты PV-12 были завершены в 1936 году. Первыми боевыми самолетами, поступившими на вооружение с использованием Merlin, были Fairey Battle , Hawker Hurricane и Supermarine Spitfire . Merlin по-прежнему наиболее тесно связан со Spitfire и Hurricane, хотя большая часть производства была направлена ​​на четырехмоторный тяжелый бомбардировщик Avro Lancaster .

Merlin продолжал извлекать выгоду из серии быстро применяемых разработок, полученных на основе опыта использования с 1936 года. Они заметно улучшили производительность и долговечность двигателя. Начиная с 1000 лошадиных сил (750 кВт) для первых серийных моделей, большинство поздних военных версий выдавали чуть менее 1800 лошадиных сил (1300 кВт), а самая последняя версия, используемая в de Havilland Hornet, — более 2000 лошадиных сил (1500 кВт).

Один из самых успешных авиационных двигателей эпохи Второй мировой войны, около 50 версий Merlin были построены Rolls-Royce в Дерби , Крю и Глазго , а также Ford of Britain на их заводе в Траффорд-парке , недалеко от Манчестера . Версия с пониженными характеристиками также была основой танкового двигателя Rolls-Royce/Rover Meteor . После войны Merlin был в значительной степени заменен Rolls-Royce Griffon для военного использования, при этом большинство вариантов Merlin были спроектированы и построены для авиалайнеров и военно-транспортных самолетов .

Packard V-1650 был версией Merlin, построенной в Соединенных Штатах. Производство было прекращено в 1950 году после того, как было поставлено в общей сложности почти 150 000 двигателей. Двигатели Merlin остаются на вооружении Королевских ВВС и сегодня в Мемориальном полете Битвы за Британию , а также используются во многих восстановленных самолетах, находящихся в частной собственности по всему миру.

Проектирование и разработка

Источник

В начале 1930-х годов компания Rolls-Royce начала планировать свою будущую программу разработки авиадвигателей и поняла, что необходим двигатель, больший, чем их 21-литровый (1296 куб. дюймов) Kestrel , который с большим успехом использовался в ряде самолетов 1930-х годов. [1] Соответственно, работа была начата над новым проектом класса 1100 л. с. (820 кВт), известным как PV-12, где PV означало Private Venture, 12-cylinder , поскольку компания не получала государственного финансирования для работы над проектом. PV-12 был впервые запущен 15 октября 1933 года и впервые поднялся в воздух на биплане Hawker Hart ( серийный номер K3036 ) 21 февраля 1935 года. [2] Первоначально двигатель был разработан для использования модной тогда испарительной системы охлаждения . Это оказалось ненадежным, и когда этиленгликоль из США стал доступен, двигатель был адаптирован для использования обычной системы жидкостного охлаждения. Hart впоследствии был доставлен в Rolls-Royce, где в качестве испытательного стенда Merlin он выполнил более 100 часов полетов с двигателями Merlin C и E. [3]

В 1935 году Министерство авиации выпустило спецификацию F10/35 для новых истребителей с минимальной скоростью полета 310  миль в час (500  км/ч ). К счастью, были разработаны два проекта: Supermarine Spitfire и Hawker Hurricane ; последний был разработан в ответ на другую спецификацию, F36/34. [4] Оба были разработаны вокруг PV-12 вместо Kestrel и были единственными современными британскими истребителями, которые были разработаны таким образом. Контракты на производство обоих самолетов были размещены в 1936 году, и разработка PV-12 получила высший приоритет, а также государственное финансирование. Следуя традиции компании называть свои поршневые авиадвигатели в честь хищных птиц, Rolls-Royce назвал двигатель Merlin в честь небольшого сокола Северного полушария ( Falco columbarius ). [nb 1] [5]

Еще два двигателя Rolls-Royce, разработанные непосредственно перед войной, были добавлены в ассортимент компании. Rolls-Royce Peregrine мощностью 885 л. с. (660 кВт) был обновленной, наддувной разработкой их конструкции V-12 Kestrel, в то время как 1700-сильный (1300 кВт) 42-литровый (2560 куб. дюймов) Rolls-Royce Vulture использовал четыре блока цилиндров размером с Kestrel, установленные на одном картере и приводящие в движение общий коленчатый вал, образуя компоновку X-24 . [6] Это должно было использоваться в более крупных самолетах, таких как Avro Manchester . [7]

Хотя Peregrine казался удовлетворительным проектом, ему так и не дали доработаться, поскольку приоритетом Rolls-Royce было усовершенствование Merlin. В результате Peregrine использовался только в двух самолетах: истребителе Westland Whirlwind и одном из прототипов Gloster F.9/37 . Vulture был установлен на бомбардировщик Avro Manchester , но оказался ненадежным в эксплуатации, и в результате был отменен запланированный истребитель, использующий его — Hawker Tornado . [8] Поскольку сам Merlin вскоре вышел на диапазон 1500 л. с. (1100 кВт), Peregrine и Vulture были отменены в 1943 году, и к середине 1943 года Merlin был дополнен на вооружении более крупным Griffon . [9] Griffon включал в себя несколько конструктивных усовершенствований и в конечном итоге вытеснил Merlin.

Разработка

Первоначально новый двигатель страдал от таких проблем, как отказ вспомогательных шестерен и рубашек охлаждения. Было испробовано несколько различных методов строительства, прежде чем была установлена ​​базовая конструкция Merlin. [10] Ранние серийные Merlin были ненадежными: распространенными проблемами были трещины в головке блока цилиндров, утечки охлаждающей жидкости и чрезмерный износ распределительных валов и коренных подшипников коленчатого вала . [11]

Ранние двигатели

Прототипными, опытными и ранними серийными типами двигателей были:

Первоначальная конструкция с испарительной системой охлаждения. Построено два экземпляра, прошли стендовые испытания в июле 1934 года, вырабатывая 740 л.с. (550 кВт) на высоте 12 000 футов (3 700 м) в эквиваленте. Первый полет 21 февраля 1935 года. [2]
Два построенных, внедрена система охлаждения на основе этиленгликоля. Головки цилиндров «Ramp» ( впускные клапаны находились под углом 45 градусов к цилиндру). Прошел типовые испытания в феврале 1935 года, выработав 950 л.с. (710 кВт) на высоте 11 000 футов (3 400 м) [2] .
Развитие Merlin B; картер и блоки цилиндров стали тремя отдельными отливками с головками цилиндров на болтах. [2] Первый полет на Hawker Horsley 21 декабря 1935 г., 950 л.с. (710 кВт) на высоте 11 000 футов (3 400 м). [12]
Аналогичен C с небольшими изменениями в конструкции. Прошел 50-часовые гражданские испытания в декабре 1935 года, выдавая постоянную мощность 955 л. с. (712 кВт) и максимальную мощность 1045 л. с. (779 кВт). Провалил военные 100-часовые испытания в марте 1936 года. Устанавливался на прототипе Supermarine Spitfire. [13]
Показана секционная, параллельный клапан, головка цилиндра авиационного двигателя с цветной кодировкой внутренних деталей. Каналы охлаждающей жидкости окрашены в зеленый цвет; также показаны клапаны, пружины клапанов, распределительный вал и коромысла.
Головка блока цилиндров Merlin с параллельными клапанами
Аналогично C и E. Первый полет в Хорсли 16 июля 1936 года. [14] Это был первый серийный двигатель, получивший обозначение Merlin I. Merlin продолжали использовать «рамповую» головку, но она не имела успеха, и было выпущено всего 172 экземпляра. Fairey Battle I был первым серийным самолетом, оснащенным Merlin I, и совершил свой первый полет 10 марта 1936 года. [13]
Заменены головки цилиндров «рампового» типа на головки параллельного типа (штоки клапанов параллельны оси отверстия цилиндра), увеличенные с двигателя Kestrel. 400-часовые летные испытания на выносливость проведены в RAE в июле 1937 года; приемочные испытания 22 сентября 1937 года. [14] Впервые он был широко поставлен как 1030-сильный (770 кВт) Merlin II в 1938 году, а производство было быстро увеличено до Fairey Battle II. [13]
Merlin II со стандартным гребным валом de Havilland/Rotol SBAC и двойным приводом вспомогательных агрегатов. 1030 л.с. (770 кВт) при 3000 об/мин на высоте 10 250 футов (3120 м) при наддуве +6,5 фунта. [15] Сформированная основа для танкового двигателя Rolls-Royce/Rover Meteor
Гоночный двигатель для попытки установления мирового рекорда скорости " Speed ​​Spitfire " 1937/38 годов. Merlin III с усиленными поршнями, шатунами и поршневыми пальцами, работающий на топливе с повышенным октановым числом, развивал мощность 2160 л. с. (1610 кВт) при 3200 об/мин и наддуве +27 фунтов, соотношение мощности к весу 0,621 фунта на лошадиную силу. Завершен 15-часовой заезд на выносливости при мощности 1800 л. с. (1300 кВт), 3200 об/мин и наддуве +22 фунта. [15]
Merlin с водяным охлаждением под давлением для Armstrong Whitworth Whitley IV .
Мерлин для Фейри Битва V.
Двигатель Merlin со средним наддувом, разработанный для Fairey Fulmar I , мощностью 1010 л. с. (750 кВт) при 2850 об/мин на высоте 6750 футов (2060 м), 1080 л. с. (810 кВт) при 3000 об/мин для взлета с использованием 100-октанового топлива. [15]
Первый Merlin с двухскоростным нагнетателем, 1145 л. с. (854 кВт) на низкой передаче на высоте 5250 футов (1600 м), 1010 л. с. (750 кВт) на высокой передаче на высоте 17750 футов (5410 м). Первый из проектов агрегатированной установки « Power Plant » компании Rolls-Royce для этого двигателя в 1937 году [15] и использовался в Handley Page Halifax I , Vickers Wellington II и Armstrong Whitworth Whitley V и VII.
Merlin оснащен редуктором 0,477:1 , установленным на некоторых Spitfire II с трехлопастным винтом Rotol постоянной скорости. Мощность 1150 л.с. (860 кВт) при 3000 об/мин на высоте 14 000 футов (4300 м). [15]
Merlin X с переработанным нагнетателем Стэнли Хукера [16] [17], включающим переработанный впускной патрубок и улучшенные направляющие лопатки на рабочем колесе с пересмотренными передаточными отношениями нагнетателя; 8:15:1 для низкой передачи, 9:49:1 для высокой передачи. Новый более крупный карбюратор SU с двойным дросселем и восходящим потоком. Двигатель взаимозаменяем с Merlin X. Мощность 1240 л. с. (920 кВт) при 2850 об/мин на низкой передаче на высоте 10 000 футов (3000 м) и наддуве +9 фунтов; 1175 л. с. (876 кВт) при 2850 об/мин на высокой передаче на высоте 17 500 футов (5300 м) при наддуве +9 фунтов. Пересмотренная конструкция установки унифицированной «Power Plant» Rolls-Royce. Двигатель использовался в Bristol Beaufighter II , Boulton Paul Defiant II , Handley Page Halifax II и V, Hawker Hurricane II и IV, и Avro Lancaster I и III . Первый Merlin, выпущенный Packard Motor Car Company как V-1650-1 и обозначенный Rolls-Royce как Merlin 28. [15]

Производство двигателей

Серии Merlin II и III были первыми основными производственными версиями двигателя. Merlin III был первой версией, включавшей «универсальный» гребной вал, что позволяло использовать как винты производства de Havilland , так и Rotol . [18]

Первой крупной версией, в которую были внесены изменения, полученные в ходе эксплуатации, стала модель XX, разработанная для работы на 100- октановом топливе. [nb 2] Это топливо позволяло использовать более высокие давления в коллекторе , что достигалось за счет увеличения наддува от центробежного нагнетателя . В Merlin XX также использовались двухскоростные нагнетатели, разработанные Rolls-Royce, что приводило к увеличению мощности на больших высотах по сравнению с предыдущими версиями. Еще одним усовершенствованием, введенным в Merlin X, было использование 70%–30% смеси воды и гликоля в качестве охлаждающей жидкости вместо 100% гликоля в более ранних версиях. Это существенно увеличило срок службы и надежность двигателя, устранило опасность возгорания легковоспламеняющегося этиленгликоля и уменьшило утечки масла, которые были проблемой в ранних сериях Merlin I, II и III. [20]

Процесс усовершенствования продолжался, и более поздние версии работали на более высоких октановых числах, обеспечивая большую мощность. Фундаментальные изменения конструкции были также внесены во все ключевые компоненты, что снова увеличило срок службы и надежность двигателя. К концу войны «маленький» двигатель выдавал более 1600 л. с. (1200 кВт) в обычных версиях и до 2030 л. с. (1510 кВт) в версиях Merlin 130/131, специально разработанных для de Havilland Hornet . [21] В конечном итоге, во время испытаний, проведенных Rolls-Royce в Дерби , RM.17.SM (высотная версия Merlin 100-й серии) достигла 2640 л. с. (1970 кВт) при давлении наддува 36 фунтов (103 дюйма рт. ст.) на 150-октановом топливе с впрыском воды. [22]

С окончанием войны работа по улучшению выходной мощности Merlin была остановлена, и усилия по разработке были сосредоточены на гражданских производных Merlin. [23] Разработка того, что стало «Транспортным Merlin» (TML) [24], началась с Merlin 102 (первый Merlin, выполнивший новые гражданские требования к типовым испытаниям ) и была направлена ​​на повышение надежности и сроков капитального ремонта для авиакомпаний, использующих авиалайнеры и транспортные самолеты, такие как Avro Lancastrian , Avro York (серия Merlin 500), Avro Tudor II & IV (Merlin 621), Tudor IVB & V (Merlin 623), TCA Canadair North Star (Merlin 724) и BOAC Argonaut (Merlin 724-IC). [25] К 1951 году время между капитальными ремонтами (TBO) обычно составляло 650–800 часов в зависимости от использования. [26] [27] К тому времени одноступенчатые двигатели наработали 2 615 000 моточасов в гражданской эксплуатации, а двухступенчатые — 1 169 000. [28]

Кроме того, для North Star/Argonaut была разработана выхлопная система для снижения уровня шума ниже уровня эжекторных выхлопов. Эта «переходная» система направляла поток выхлопных газов из внутреннего ряда цилиндров вверх и над двигателем перед выпуском потока выхлопных газов на внешней стороне гондолы UPP . В результате уровень шума был снижен на 5–8 децибел . Модифицированный выхлоп также обеспечил увеличение мощности по сравнению с немодифицированной системой на 38 л. с. (28 кВт), что привело к улучшению истинной воздушной скорости на 5 узлов. Дальность полета самолета в неподвижном воздухе также была улучшена примерно на 4 процента. [24] Модифицированный двигатель получил обозначение «TMO», а модифицированная выхлопная система поставлялась в виде комплекта, который мог быть установлен на существующие двигатели либо оператором, либо Rolls-Royce. [24]

Мощность гражданских Merlin 600, 620 и 621-серий составляла 1160 л. с. (870 кВт) при непрерывном крейсерском режиме на высоте 23 500 футов (7200 м) и 1725 л. с. (1286 кВт) при взлете. Merlins 622–626 имели мощность 1420 л. с. (1060 кВт) при непрерывном крейсерском режиме на высоте 18 700 футов (5700 м) и 1760 л. с. (1310 кВт) при взлете. Двигатели были доступны с одноступенчатым двухскоростным наддувом (серия 500), двухступенчатым двухскоростным наддувом (серия 600) и с полным промежуточным охлаждением или с половинным промежуточным охлаждением/подогревом наддува, подогрев наддува использовался для использования в холодных районах, таких как Канада. [25] Гражданские двигатели Merlin, эксплуатируемые авиалиниями, пролетели 7 818 000 воздушных миль в 1946 году, 17 455 000 миль в 1947 году и 24 850 000 миль в 1948 году. [29]

Обзор основных компонентов (Merlin 61)

От Джейн : [30]

Цилиндры
Двенадцать цилиндров, состоящих из гильз из высокоуглеродистой стали, установленных в двух двухсекционных блоках цилиндров из литого алюминиевого сплава " RR50 " с отдельными головками и юбками. Мокрые гильзы, т.е. охлаждающая жидкость в прямом контакте с внешней поверхностью гильз. Головки цилиндров оснащены чугунными направляющими впускных клапанов, направляющими выпускных клапанов из фосфористой бронзы и возобновляемыми седлами клапанов из стального сплава "Silchrome". Две диаметрально противоположные свечи зажигания выступают в каждую камеру сгорания .
Поршни
Изготовлены методом механической обработки из поковок сплава " RR59 " . Полностью плавающие полые поршневые пальцы из закаленной никель-хромовой стали. Три компрессионных и одно маслосъемное кольцо над поршневым пальцем, и одно маслосъемное кольцо под ним.
Шатуны
H-образные механически обработанные поковки из никелевой стали, каждая пара состоит из простого и вильчатого стержня . Вильчатый стержень несет блок подшипников из никелевой стали, в котором размещены стальные вкладыши подшипников из сплава свинцовой бронзы. «Малый конец» каждого стержня вмещает плавающую втулку из фосфористой бронзы .
Коленчатый вал
Цельный, изготовленный методом механической обработки из закаленной азотом никель-хром- молибденовой стали. Статически и динамически сбалансирован . Семь основных подшипников и шесть опорных подшипников.
Картер
Две отливки из алюминиевого сплава, соединенные вместе по горизонтальной центральной линии. Верхняя часть несет корпус колеса, нагнетатель и принадлежности; и несет блоки цилиндров, коренные подшипники коленчатого вала (разъемные оболочки из мягкой стали, облицованные сплавом свинцовой бронзы) и часть корпуса редуктора воздушного винта . Нижняя половина образует масляный картер и несет масляные насосы и фильтры.
Колесная коробка
Алюминиевое литье, установленное на задней части картера. Содержит приводы к распределительным валам, магнето , насосы охлаждающей жидкости и масла , нагнетатель , ручные и электрические стартеры , а также электрогенератор .
Клапанный механизм
Два впускных и два выпускных тарельчатых клапана из стали "KE965" на цилиндр. Как впускные, так и выпускные клапаны имеют закаленные " стеллитированные " концы; в то время как выпускные клапаны также имеют охлаждаемые натрием штоки и головки, защищенные покрытием " Brightray " (никель-хром). Каждый клапан удерживается закрытым парой концентрических спиральных пружин . Один распределительный вал с семью подшипниками, расположенный в верхней части каждой головки цилиндров, управляет 24 отдельными стальными коромыслами ; 12 поворачиваются от вала коромысла на внутренней, впускной стороне головки для приведения в действие выпускных клапанов, другие поворачиваются от вала на выпускной стороне головки для приведения в действие впускных клапанов.

Технические усовершенствования

Большинство технических усовершенствований Merlin стали результатом более эффективных нагнетателей , разработанных Стэнли Хукером , и внедрения авиационного топлива с повышенным октановым числом . Многочисленные изменения деталей были сделаны внутри и снаружи двигателя, чтобы выдерживать повышенные мощности и внедрять достижения в инженерной практике. [31]

Эжекторные выхлопы
Правая сторона установленного авиационного двигателя без капота, с деталями выхлопной системы.
Детали выхлопной системы эжектора Merlin 55, Spitfire LF.VB, EP120

На полной мощности Merlin потреблял огромный объем воздуха (эквивалентный объему одноэтажного автобуса в минуту), а поскольку выхлопные газы выходили со скоростью 1300 миль в час (2100 км/ч), стало ясно, что полезную тягу можно получить, просто направив газы назад, а не выпуская их вбок.

Во время испытаний была получена тяга в 70 фунтов силы (310 Н ; 32  кгс ) на скорости 300 миль в час (480 км/ч), или примерно 70 л.с. (52 кВт), что увеличило максимальную скорость Spitfire на 10 миль в час (16 км/ч) до 360 миль в час (580 км/ч). [32] Первые версии эжекторных выхлопных труб имели круглые выпускные отверстия, в то время как последующие версии системы использовали выпускные отверстия в стиле «рыбий хвост», что незначительно увеличивало тягу и уменьшало блики выхлопных газов для ночных полетов.

В сентябре 1937 года прототип Spitfire, K5054 , был оснащен выхлопными трубами эжекторного типа. Более поздние модели Spitfire использовали вариант этой выхлопной системы, оснащенной направленными вперед впускными каналами для распределения горячего воздуха к установленным на крыльях пушкам для предотвращения замерзания и остановок на больших высотах, заменив более раннюю систему, которая использовала нагретый воздух из радиатора охлаждающей жидкости двигателя. Последняя система стала неэффективной из-за усовершенствований самого Merlin, которые позволяли работать на больших высотах, где температура воздуха ниже . [33] Выхлопные трубы эжекторного типа также устанавливались на другие самолеты с двигателями Merlin.

Нагнетатель

Главной составляющей успеха Merlin был нагнетатель. AC Lovesey , инженер, который был ключевой фигурой в разработке Merlin, прочитал лекцию о разработке Merlin в 1946 году; в этом отрывке он объяснил важность нагнетателя:

Все еще преобладает впечатление, что статическая емкость, известная как рабочий объем, является основой сравнения возможной выходной мощности для различных типов двигателей, но это не так, поскольку выходная мощность двигателя зависит исключительно от массы воздуха, которую он может эффективно потреблять, и в этом отношении нагнетатель играет самую важную роль... двигатель должен быть способен справляться с большими массовыми потоками в отношении охлаждения, отсутствия детонации и быть способным выдерживать высокие газовые и инерционные нагрузки... В ходе исследований и разработок нагнетателей нам стало очевидно, что любое дальнейшее увеличение высотных характеристик двигателя Merlin требует использования двухступенчатого нагнетателя. [34]

По мере развития Merlin развивался и нагнетатель; последний можно разделить на три основные категории: [35]

  1. Одноступенчатая, односкоростная коробка передач: Merlin I–III, XII, 30, 40 и 50 серий (1937–1942). [nb 3]
  2. Одноступенчатая, двухскоростная коробка передач: экспериментальный Merlin X (1938), серийный Merlin XX (1940–1945).
  3. Двухступенчатая, двухскоростная коробка передач с промежуточным охладителем : в основном Merlin серий 60, 70 и 80 (1942–1946).

Первоначально нагнетатель Merlin был разработан для того, чтобы двигатель мог вырабатывать максимальную мощность на высоте около 16 000 футов (4900 м). В 1938 году Стэнли Хукер, выпускник Оксфорда по прикладной математике, объяснил: «... вскоре я очень хорошо познакомился с конструкцией нагнетателя Merlin и карбюратора... Поскольку нагнетатель находился в задней части двигателя, он подвергся довольно серьезной доработке, а воздухозаборный канал к крыльчатке выглядел очень сплющенным...» Испытания, проведенные Хукером, показали, что первоначальная конструкция впуска была неэффективной, что ограничивало производительность нагнетателя. [36] [nb 4] Впоследствии Хукер спроектировал новый воздухозаборный канал с улучшенными характеристиками потока, что увеличило максимальную мощность на большей высоте более 19 000 футов (5800 м); а также улучшил конструкцию как крыльчатки, так и диффузора, который контролировал поток воздуха к ней. Эти модификации привели к разработке одноступенчатых двигателей Merlin XX и 45 серий. [37]

Значительным достижением в конструкции нагнетателя стало включение в 1938 году двухскоростного привода (разработанного французской компанией Farman ) в рабочее колесо Merlin X. [38] [nb 5] Более поздний Merlin XX включал двухскоростной привод, а также несколько усовершенствований, которые позволили увеличить темпы производства Merlin. [40] Низкоскоростная передача, которая работала от взлета до высоты 10 000 футов (3000 м), приводила рабочее колесо в движение со скоростью 21 597 об/мин и развивала 1240 л. с. (920 кВт) на этой высоте; в то время как высокая передача (25 148 об/мин) достигала мощности 1175 л. с. (876 кВт) на высоте 18 000 футов (5500 м). Эти показатели были достигнуты при частоте вращения двигателя 2850 об/мин с использованием наддува +9 фунтов на квадратный дюйм (1,66  атм ) (48"). [41]

В 1940 году, получив в марте того же года запрос от Министерства авиационной промышленности на высокопроизводительный (40 000 футов (12 000 м)) Merlin для использования в качестве альтернативного двигателя турбированному Hercules VIII , использовавшемуся в прототипе высотного бомбардировщика Vickers Wellington V , Rolls-Royce начал эксперименты по проектированию двухступенчатого нагнетателя, и двигатель, оснащенный им, прошел стендовые испытания в апреле 1941 года, в конечном итоге став Merlin 60. [42] Базовая конструкция использовала модифицированный нагнетатель Vulture для первой ступени, в то время как нагнетатель Merlin 46 использовался для второй ступени. [43] Жидкостноохлаждаемый промежуточный охладитель на верхней части корпуса нагнетателя использовался для предотвращения слишком сильного нагрева сжатой воздушно-топливной смеси. [nb 6] Также рассматривался турбокомпрессор с приводом от выхлопных газов , но хотя более низкий расход топлива был преимуществом, дополнительный вес и необходимость добавления дополнительных воздуховодов для потока выхлопных газов и перепускных клапанов означали, что этот вариант был отклонен в пользу двухступенчатого нагнетателя. [44] Оснащенный двухступенчатым двухскоростным нагнетателем, серия Merlin 60 получила 300 л. с. (220 кВт) на высоте 30 000 футов (9 100 м) по сравнению с серией Merlin 45, [43] на которой Spitfire IX был почти на 70 миль в час (110 км/ч) быстрее, чем Spitfire V. [45]

Двухступенчатая линейка Merlin была расширена в 1943 году моделью Merlin 66, нагнетатель которой был рассчитан на повышенную мощность на малых высотах, а также серией Merlin 70, разработанной для обеспечения повышенной мощности на больших высотах. [46]

В то время как конструкция двухступенчатого нагнетателя продвигалась вперед, Rolls-Royce также продолжала разрабатывать одноступенчатый нагнетатель, что привело к разработке в 1942 году меньшего «обрезанного» импеллера для Merlin 45M и 55M; оба этих двигателя развивали большую мощность на малых высотах. [47] В эскадрилье вариант LF.V Spitfire, оснащенный этими двигателями, стал известен как «обрезанный, хлопающий и обрезанный Spitty», что указывало на укороченный размах крыльев , неидеальное состояние используемых планеров и обрезанный импеллер нагнетателя. [48]

Развитие карбюраторов
Сохранившийся Merlin 63 с радиатором промежуточного охлаждения , нагнетателем и карбюратором.

Использование карбюраторов было рассчитано на получение более высокой удельной выходной мощности из-за более низкой температуры, а следовательно, и большей плотности топливно-воздушной смеси по сравнению с инжекторными системами. [49] Первоначально Merlins оснащались карбюраторами с поплавковым управлением. Однако во время битвы за Британию было обнаружено, что если Spitfire или Hurricane опускали нос в крутое пике, отрицательная перегрузка ( g ) вызывала временное нехватку топлива, из-за чего двигатель на мгновение отключался. Для сравнения, современный Bf 109E , имевший прямой впрыск топлива , мог «бунтовать» прямо в пике с высокой мощностью, чтобы избежать атаки. Летчики-истребители Королевских ВВС вскоре научились избегать этого с помощью «полубочки» своего самолета перед пикированием в погоне. [50] Ограничитель в топливопроводе вместе с диафрагмой, установленной в поплавковой камере, в шутку прозванный « отверстием мисс Шиллинг », [nb 7] по имени его изобретателя, в некоторой степени способствовал устранению топливного голодания при пикировании, удерживая топливо при отрицательной перегрузке; однако при мощности ниже максимальной все равно получалась богатая топливом смесь. Другое улучшение было сделано путем перемещения топливного выхода из нижней части карбюратора SU точно на середину стороны, что позволяло топливу одинаково хорошо течь при отрицательной и положительной перегрузке. [51]

Дальнейшие усовершенствования были введены во всем диапазоне Merlin: в 1943 году был представлен карбюратор Bendix-Stromberg , который впрыскивал топливо под давлением 5 фунтов на квадратный дюйм (34  кПа ; 0,34 бар ) через сопло непосредственно в нагнетатель, и был установлен на вариантах Merlin 66, 70, 76, 77 и 85. Последней разработкой, которая была установлена ​​на Merlins серии 100, был карбюратор с впрыском SU , который впрыскивал топливо в нагнетатель с помощью топливного насоса, приводимого в действие в зависимости от скорости коленчатого вала и давления двигателя. [52]

Улучшенные виды топлива
Страница из заметок пилота Merlin II, III и V (AP1590B), объясняющая использование наддува +12 фунтов и топлива с октановым числом 100.

В начале войны Merlin I, II и III работали на стандартном тогда 87-октановом авиационном бензине и могли вырабатывать чуть более 1000 л. с. (750 кВт) при своем 27-литровом (1650 куб. дюймов) рабочем объеме: максимальное давление наддува , при котором двигатель мог работать на 87-октановом топливе, составляло +6 фунтов на квадратный дюйм (141 кПа; 1,44  атм ). [nb 8] Однако еще в 1938 году на 16-м Парижском авиасалоне компания Rolls-Royce представила две версии Merlin, рассчитанные на использование 100-октанового топлива. Merlin RM2M развивал мощность 1265 л. с. (943 кВт) на высоте 7870 футов (2400 м), 1285 л. с. (958 кВт) на высоте 9180 футов (2800 м) и 1320 л. с. (980 кВт) на взлете; в то время как Merlin X с двухскоростным нагнетателем на высокой передаче развивал мощность 1150 л. с. (860 кВт) на высоте 15400 футов (4700 м) и 1160 л. с. (870 кВт) на высоте 16730 футов (5100 м). [53]

С конца 1939 года 100-октановое топливо стало доступно из США, Вест-Индии , Персии и, в меньших количествах, внутри страны, [54] следовательно, «... в первой половине 1940 года Королевские ВВС перевели все эскадрильи Hurricane и Spitfire на 100-октановое топливо». [55] Небольшие модификации были сделаны в двигателях серий Merlin II и III, что позволило увеличить (аварийное) давление наддува до +12 фунтов на квадратный дюйм (183 кПа; 1,85 атм). При таком режиме мощности эти двигатели могли выдавать 1310 л.с. (980 кВт) на высоте 9000 футов (2700 м) при скорости вращения 3000 оборотов в минуту. [56] [57] Увеличенный наддув мог использоваться неограниченно долго, поскольку не было механического механизма ограничения времени, но пилотам рекомендовалось не использовать увеличенный наддув более пяти минут, и это считалось «определенным условием перегрузки двигателя»; если пилот прибегал к аварийному наддуву, он должен был сообщить об этом при посадке, когда это отмечалось в журнале двигателя, в то время как инженер должен был осмотреть двигатель и переустановить дроссельную заслонку. [58] Более поздние версии Merlin работали только на 100-октановом топливе, а пятиминутное ограничение боя было увеличено до +18 фунтов на квадратный дюйм (224 кПа; 2,3 атм). [59]

В конце 1943 года были проведены испытания нового топлива сорта «100/150» (150-октановое), узнаваемого по ярко-зеленому цвету и «ужасному запаху». [60] Первоначальные испытания проводились с использованием 6,5 кубических сантиметров (0,23  имп. жидких унций ) тетраэтилсвинца (ТЭС) на каждый имперский галлон 100-октанового топлива (или 1,43 куб. см/л или 0,18 жидких унций США/галлон США), но эта смесь привела к накоплению свинца в камерах сгорания, что привело к чрезмерному загрязнению свечей зажигания . Лучшие результаты были достигнуты при добавлении 2,5% монометиланилина (ММА) к 100-октановому топливу. [61] Новое топливо позволило повысить пятиминутный рейтинг наддува Merlin 66 до +25 фунтов на квадратный дюйм (272 кПа; 2,7 атм). [62] С таким форсированным двигателем Merlin 66 развивал мощность 2000 л.с. (1500 кВт) на уровне моря и 1860 л.с. (1390 кВт) на высоте 10 500 футов (3200 м). [63]

Начиная с марта 1944 года, истребители Spitfire IX с двигателями Merlin 66 из двух эскадрилий ПВО Великобритании (ADGB) получили разрешение на использование нового топлива для эксплуатационных испытаний, и оно было хорошо использовано летом 1944 года, когда позволило Spitfire LF Mk. IX перехватывать летающие бомбы V-1, приближающиеся на малых высотах. [62] Топливо марки 100/150 также использовалось ночными истребителями Mosquito ADGB для перехвата V-1. [64] В начале февраля 1945 года истребители Spitfire Второй тактической воздушной армии (2TAF) также начали использовать топливо марки 100/150. [65] [nb 9] Это топливо также было предложено ВВС США, где оно получило обозначение «PPF 44-1» и неофициально известно как «Pep». [67]

Производство

Производство Rolls-Royce Merlin было обусловлено предусмотрительностью и решимостью Эрнеста Хайвса , которого порой приводило в ярость явное самодовольство и отсутствие срочности, с которыми он сталкивался в своей частой переписке с Министерством авиации , Министерством авиастроения и местными властями. [68] Хайвс был сторонником теневых заводов и, чувствуя неизбежное начало войны, продвигал планы по производству Merlin в достаточном количестве для быстро расширяющихся Королевских ВВС. [69] Несмотря на важность бесперебойного производства, несколько заводов пострадали от забастовок . [70] К концу производственного цикла в 1950 году было построено 168 176 двигателей Merlin: более 112 000 в Великобритании и более 55 000 по лицензии в США [nb 10] [57] [nb 11]

дерби

Изображение здания из красного кирпича с центральной входной дверью, слова Rolls-Royce Limited написаны над дверью белыми буквами
Мраморный зал на заводе Rolls-Royce, Найтингейл-роуд, Дерби (фото 2005 г.)

Существующие мощности Rolls-Royce в Осмастоне, Дерби , не подходили для массового производства двигателей, хотя площадь была увеличена примерно на 25% между 1935 и 1939 годами; Хайвс планировал построить там первые двести или триста двигателей, пока не будут решены инженерные проблемы начального этапа. Для финансирования этого расширения Министерство авиации выделило в общей сложности 1 927 000 фунтов стерлингов к декабрю 1939 года. [73] [nb 12] Имея рабочую силу, состоящую в основном из инженеров-конструкторов и высококвалифицированных мужчин, завод в Дерби выполнил большую часть опытно-конструкторских работ по Merlin, а летные испытания проводились на близлежащей базе Королевских ВВС Хакнелл . Все самолеты с двигателями Merlin, участвовавшие в Битве за Британию , собирали свои двигатели на заводе в Дерби. Общее производство Merlin в Дерби составило 32 377. [75] Первоначальный завод закрылся в марте 2008 года, но компания сохраняет присутствие в Дерби. [76]

Крю

Чтобы удовлетворить растущий спрос на двигатели Merlin, Rolls-Royce начал строительство нового завода в Крю в мае 1938 года, а двигатели покинули завод в 1939 году. Завод в Крю имел удобные автомобильные и железнодорожные пути к своим существующим объектам в Дерби. Первоначально планировалось, что производство в Крю будет использовать неквалифицированную рабочую силу и субподрядчиков , с которыми, как чувствовал Хайвс, не возникнет особых трудностей, но количество требуемых субподрядных деталей, таких как коленчатые валы, распределительные валы и гильзы цилиндров, в конечном итоге оказалось недостаточным, и завод был расширен для производства этих деталей «на месте». [77]

Первоначально местные власти обещали построить 1000 новых домов для размещения рабочей силы к концу 1938 года, но к февралю 1939 года они заключили контракт только на 100. Хайвс был возмущен такой самоуспокоенностью и пригрозил перенести все производство, но своевременное вмешательство Министерства авиации улучшило ситуацию. В 1940 году произошла забастовка , когда женщины заменили мужчин на токарно-револьверных станках , профсоюз рабочих настаивал на том, что это квалифицированная работа; однако мужчины вернулись на работу через 10 дней. [78]

Общее производство Merlin в Крю составило 26 065 единиц. [75]

После войны завод использовался для производства автомобилей Rolls-Royce и Bentley , а также силовых установок для военных боевых машин. В 1998 году Volkswagen AG купил марку Bentley и завод. Сегодня он известен как Bentley Crewe. [79]

Глазго

Изображение рабочих на линии сборки двигателей.
Рабочие собирают головки цилиндров на производственной линии Merlin в Хиллингтоне, 1942 год.

Хайвс также рекомендовал построить завод недалеко от Глазго , чтобы воспользоваться обильной местной рабочей силой и поставками стали и поковок от шотландских производителей. В сентябре 1939 года Министерство авиации выделило 4 500 000 фунтов стерлингов на новый завод Shadow. [80] [nb 13] Этот финансируемый и управляемый правительством завод был построен в Хиллингтоне, начиная с июня 1939 года, а рабочие переехали в помещения в октябре, через месяц после начала войны. Завод был полностью занят к сентябрю 1940 года. Жилищный кризис также произошел в Глазго, где Хайвс снова попросил Министерство авиации вмешаться. [82]

С 16 000 сотрудников завод в Глазго был одним из крупнейших промышленных предприятий в Шотландии. В отличие от заводов в Дерби и Крю, которые в значительной степени полагались на внешних субподрядчиков , он производил почти все компоненты Merlin самостоятельно. [83] Хиллингдон требовал «большого внимания со стороны Hives» с того момента, как он произвел свой первый полный двигатель; у него была самая высокая доля неквалифицированных рабочих среди всех заводов, управляемых Rolls-Royce». [84] Двигатели начали сходить с производственной линии в ноябре 1940 года, и к июню 1941 года ежемесячный выпуск достиг 200, увеличившись до более чем 400 в месяц к марту 1942 года. [85] Всего было произведено 23 675 двигателей. Невыход рабочих на работу стал проблемой через несколько месяцев из-за физических и психологических последствий условий военного времени, таких как частое занятие бомбоубежищ . Было решено немного сократить изнурительные рабочие часы до 82 часов в неделю, с предоставлением одного полувоскресенья в месяц в качестве выходного. [86] Сообщается, что рекордное производство составило 100 двигателей за один день. [87]

Сразу после войны на предприятии ремонтировали и капитально ремонтировали двигатели Merlin и Griffon, а также продолжали производить запасные части. [87] Наконец, после производства турбореактивного двигателя Rolls-Royce Avon и других, завод был закрыт в 2005 году. [88]

Манчестер

Ford Motor Company было поручено производить Merlins в Траффорд-Парке , Стретфорд , недалеко от Манчестера , и строительные работы на новом заводе начались в мае 1940 года на участке площадью 118 акров (48 га). Построенный из двух отдельных секций, чтобы свести к минимуму потенциальный ущерб от бомбежек, он был завершен в мае 1941 года и разбомблен в том же месяце. [nb 14] Поначалу завод испытывал трудности с привлечением подходящей рабочей силы, и пришлось нанять большое количество женщин, молодежи и неподготовленных мужчин. Несмотря на это, первый двигатель Merlin сошел с конвейера месяц спустя, и к 1943 году он выпускался со скоростью 200 двигателей в неделю, [89] к тому моменту совместные заводы производили 18 000 Merlins в год. [35] В своей автобиографии Not much of an Engineer сэр Стэнли Хукер утверждает: «... как только большой завод Ford в Манчестере начал производство, Merlins стали выходить как лущильные горошины ...». [90]

На заводе в Траффорд-парке работало около 17 316 человек, в том числе 7 260 женщин и два врача и медсестры. [89] Производство Merlin начало сокращаться в августе 1945 года и окончательно прекратилось 23 марта 1946 года. [91]

Общее количество выпущенных «Мерлинов» на стадионе «Траффорд Парк» составило 30 428. [75]

Детройт

Поскольку Merlin считался настолько важным для военных усилий, были начаты переговоры о создании альтернативной производственной линии за пределами Великобритании. Сотрудники Rolls-Royce посетили североамериканских производителей автомобилей, чтобы выбрать одного для производства Merlin в США или Канаде. Генри Форд отменил первоначальное предложение о производстве двигателя в США в июле 1940 года, и компания Packard Motor Car Company была выбрана для выполнения заказа на Merlin на сумму 130 000 000 долларов (что эквивалентно 2,83 миллиардам долларов в долларах 2023 года [92] ). [93] Соглашение было достигнуто в сентябре 1940 года, и первый двигатель Packard, Merlin XX, обозначенный как V-1650-1, был запущен в августе 1941 года. [94] Общее производство Merlin компанией Packard составило 55 523. [75]

Шесть опытных двигателей также были изготовлены компанией Continental Motors, Inc. [75]

Варианты

Это список представительных вариантов Merlin, описывающий некоторые механические изменения, внесенные в ходе разработки Merlin. Двигателям одинаковой выходной мощности обычно присваивались разные номера моделей в зависимости от передаточных чисел нагнетателя или пропеллера, различий в системе охлаждения или карбюраторах, конструкции блока двигателя или расположения органов управления двигателем. [95] Указанные номинальные мощности обычно являются максимальной «военной» мощностью. Все двигатели, кроме Merlin 131 и 134, были «правосторонними тракторными», то есть пропеллер вращался по часовой стрелке, если смотреть сзади. В дополнение к номерам марок, двигателям Merlin были присвоены экспериментальные номера Министерством снабжения (MoS) — например: RM 8SM для Merlin 61 и некоторых вариантов — во время разработки; эти номера указаны, где это возможно. [96] Двигатели Merlin, используемые в Spitfire , за исключением Merlin 61, использовали передаточное отношение пропеллера .477:1. Merlin, используемые в бомбардировщиках и других истребителях, использовали передаточное отношение .42:1. [97]

Данные из Bridgman (Jane's) [98] , если не указано иное:

1030 л. с. (770 кВт) при 3000 об/мин на высоте 5500 футов (1676 м) с использованием  наддува + 6 фунтов на квадратный дюйм (41 кПа манометрическое; или абсолютное давление 144 кПа или 1,41 атм); использовал 100% гликолевую охлаждающую жидкость. Первый серийный Merlin II был поставлен 10 августа 1937 года. [14] Merlin II использовался в истребителях Boulton Paul Defiant , Hawker Hurricane Mk.I , Supermarine Spitfire Mk.I и легком бомбардировщике Fairey Battle . [99]

Merlin III оснащался «универсальным» валом винта, на который можно было устанавливать винты de Havilland или Rotol . [100] С конца 1939 года, используя 100-октановое топливо и наддув +12 фунтов на квадратный дюйм (83 кПа по манометру; или абсолютное давление 184 кПа или 1,82 атм), Merlin III развивал 1310 л. с. (980 кВт) при 3000 об/мин на высоте 9000 футов (2700 м); [56] при использовании 87-октанового топлива показатели мощности были такими же, как у Merlin II. Использовался в истребителях Defiant, Hurricane Mk.I, Spitfire Mk.I и легком бомбардировщике Battle. [99] Первый серийный Merlin III был поставлен 1 июля 1938 года. [14]

1130 л.с. (840 кВт) при 3000 об/мин на высоте 5250 футов (1600 м); максимальное давление наддува +10 фунтов на квадратный дюйм; это был первый серийный Merlin, использовавший двухскоростной нагнетатель; использовался в бомбардировщиках Halifax Mk.I , Wellington Mk.II и Whitley Mk.V. Первый серийный Merlin X, 5 декабря 1938 г. [14]

1150 л.с. (860 кВт); оснащен стартером двигателя Коффмана ; первая версия, использующая 70/30% охлаждающей жидкости вода/гликоль вместо 100% гликоля. Усиленная конструкция, способная использовать постоянное давление наддува до +12 фунтов на квадратный дюйм при использовании 100-октанового топлива; использовался в Spitfire Mk.II. [ 100] Первый серийный Merlin XII, 2 сентября 1939 г. [14]
Вид слева на поршневой авиационный двигатель, окрашенный в глянцево-серый цвет, на статической экспозиции.
Сохранившийся Merlin XX в Королевском музее ВВС в Лондоне

1480 л. с. (1100 кВт) при 3000 об/мин на высоте 6000 футов (1829 м); двухскоростной нагнетатель; давление наддува до +14 фунтов на квадратный дюйм; использовался в бомбардировщиках Hurricane Mk.II, Beaufighter Mk.II , Halifax Mk.II и Lancaster Mk.I , а также в прототипах Spitfire Mk.III ( N3297 и W3237 ) . [101] Первый серийный Merlin XX, 4 июля 1940 г. [14] [nb 15]

1645 л. с. (1227 кВт) при 3000 об/мин на высоте 2500 футов (762 м); «низковысотная» версия Merlin с укороченными рабочими колесами нагнетателя для увеличения мощности на малых высотах и ​​максимального давления наддува +18 фунтов на квадратный дюйм; оснащен стартером двигателя Коффмана; использовался в основном в самолетах Fleet Air Arm , в основном в торпедоносце Fairey Barracuda Mk.II и истребителях Supermarine Seafire F. Mk.IIc . Также Hurricane Mk.V и Spitfire PR Mk.XIII . [100] Первый серийный Merlin 32, 17 июня 1942 г. [14]

1515 л.с. (1130 кВт) при 3000 об/мин на высоте 11000 футов (3353 м); использовался в Spitfire Mk.V , PR.Mk.IV и PR.Mk.VII, Seafire Ib и IIc. Максимальное давление наддува +16 фунтов на квадратный дюйм. Первый серийный Merlin 45, 13 января 1941 г. [14]

1415 л. с. (1055 кВт) при 3000 об/мин на высоте 14 000 футов (4267 м); высотная версия, используемая в Spitfire HFMk.VI. Адаптирован к компрессору Marshall (часто называемому «воздуходувкой») для наддува кабины. Первый серийный Merlin 47, 2 декабря 1941 г. [14]

1585 л. с. (1182 кВт) при 3000 об/мин на высоте 3800 футов (1158 м); низковысотная версия с рабочим колесом нагнетателя, «обрезанным» до 9,5 дюймов (241 мм) в диаметре. Допустимое давление наддува составляло +18 фунтов на квадратный дюйм (125 кПа манометрическое; или абсолютное давление 225 кПа или 2,2 атм) вместо +16 фунтов на квадратный дюйм (110 кПа манометрическое; или абсолютное давление 210 кПа или 2,08 атм) на обычном двигателе Merlin 50. [102] [103] Серия Merlin 50 была первой, в которой использовался карбюратор Bendix-Stromberg «отрицательного g». [104]

1565 л. с. (1167 кВт) при 3000 об/мин на высоте 12 250 футов (3734 м), 1390 л. с. (1040 кВт) при 3000 об/мин на высоте 23 500 футов (7163 м); оснащен новым двухскоростным двухступенчатым нагнетателем, обеспечивающим повышенную мощность на средних и больших высотах; наддув +15 фунтов на квадратный дюйм; использовался в Spitfire F Mk.IX и PR Mk.XI. [ 105] Первый британский серийный вариант, включающий двухсекционные блоки цилиндров, разработанные Rolls-Royce для Packard Merlin . [106] Передаточное отношение редуктора .42:1, с шестернями для насоса подкачки. [107] Первый серийный Merlin 61, 2 марта 1942 г. [14]

1710 л.с. (1280 кВт) при 3000 об/мин на высоте 8500 футов (2591 м), 1505 л.с. (1122 кВт) при 3000 об/мин на высоте 21000 футов (6401 м); усиленная двухскоростная двухступенчатая разработка Merlin 61; наддув +18 фунтов на кв. дюйм; передаточное отношение редуктора .477:1; Merlin 63A не имел дополнительных шестерен для наддува и включал усиленный вал привода нагнетателя . [108] Использовался в Spitfire F Mk.VIII и F. Mk. IX. [102]
Аудиозапись запуска RR Merlin 66/266

1720 л.с. (1280 кВт) на высоте 5790 футов (1765 м) с использованием наддува +18 фунтов на квадратный дюйм (124 кПа избыточного давления; или абсолютного давления 225 кПа или 2,2 атм); низковысотная версия Merlin 63A. Оснащен карбюратором Bendix-Stromberg anti-g; [109] промежуточный охладитель использовал отдельный коллекторный бак. [110] Используется в Spitfire LF Mk.VIII и LF Mk.IX. [102]

1233 л.с. (919 кВт) на высоте 35 000 футов (10 668 м); [44] Оснащен двухскоростным двухступенчатым нагнетателем и карбюратором Bendix-Stromberg. Специализированная «высотная» версия, использовавшаяся в высотном истребителе Westland Welkin и некоторых более поздних вариантах Spitfire и de Havilland Mosquito . Марка с нечетным номером приводила в действие нагнетатель типа Marshall Roots для наддува кабины .

2060 л. с. (1540 кВт); переработанные «тонкие» версии для de Havilland Hornet . Конструкция двигателя изменена для уменьшения лобовой площади до минимума, и это была первая серия Merlin, в которой использовались системы впуска с нисходящим потоком. Насос охлаждающей жидкости перемещен из нижней части двигателя на правый борт . Двухскоростной, двухступенчатый нагнетатель и карбюратор с впрыском SU. Дроссельная заслонка Corliss . Максимальное давление наддува составляло 25 фунтов на квадратный дюйм (170 кПа) манометра; или абсолютное давление 270 кПа или 2,7 атм.). На Hornet Merlin 130 был установлен в гондоле левого борта : Merlin 131, установленный в гондоле правого борта, был преобразован в «обратный» или левосторонний тракторный двигатель с использованием дополнительной промежуточной шестерни в корпусе редуктора . [111]

2030 л.с. (1510 кВт); снижена для использования на малых высотах. Варианты 130/131 использовались в самолетах Sea Hornet F. Mk. 20, NF Mk. 21 и PR Mk. 22. Максимальное давление наддува было снижено до +18 фунтов на кв. дюйм (230 кПа или 2,2 атм. абс.).
Префикс «2» указывает на двигатели, произведенные Packard, иначе Merlin 66, оптимизированные для работы на малых высотах. Устанавливались на Spitfire Mk.XVI . [102]

1175 л. с. (876 кВт) непрерывный крейсерский с использованием 2650 об/мин при наддуве +9 фунтов на квадратный дюйм (62 кПа избыточного давления; или абсолютное давление 165 кПа или 1,6 атм); способен развивать аварийную мощность 1795 л. с. (1339 кВт) при 3000 об/мин с использованием наддува +20 фунтов на квадратный дюйм (138 кПа избыточного давления; или абсолютное давление 241 кПа или 2,4 атм); гражданский двигатель, разработанный на основе Merlin 102; двухступенчатый нагнетатель, оптимизированный для средних высот, и использующий карбюратор SU впрыска. «Универсальная силовая установка» (UPP) стандартизированная кольцевая радиаторная установка, разработанная по образцу той, что использовалась на Lancaster VI и Avro Lincoln . Серия Merlin 620–621 была разработана для работы в суровых климатических условиях, встречающихся на канадских и дальних североатлантических воздушных трассах. Используется в Avro Tudor , Avro York и Canadair North Star . [112]

Приложения

В хронологическом порядке первыми самолетами, оснащенными двигателем Merlin, которые поступили на вооружение, были Fairey Battle, Hawker Hurricane и Supermarine Spitfire. [113] Хотя двигатель наиболее тесно связан со Spitfire, наиболее распространенным вариантом был четырехмоторный Avro Lancaster, за которым следовал двухмоторный de Havilland Mosquito. [114]

Список из Lumsden 2003 [115] [nb 16]

Послевоенный

В конце Второй мировой войны были разработаны и произведены новые версии Merlin (серии 600 и 700) для использования в коммерческих авиалайнерах, таких как Avro Tudor , военно-транспортных самолетах, таких как Avro York , и Canadair North Star , которые выполняли обе роли. Эти двигатели в основном соответствовали военным спецификациям с некоторыми незначительными изменениями для соответствия различным условиям эксплуатации. [116]

Испанская версия Messerschmitt Bf 109 G-2, Hispano Aviación HA-1112-M1L Buchon 1954 года , была построена на заводе Hispano в Севилье с двигателем Rolls-Royce Merlin 500/45 мощностью 1600 лошадиных сил (1200 кВт) — подходящей силовой установкой для последней произведенной версии знаменитого истребителя Messerschmitt, поскольку прототип самолета Bf 109 V1 в 1935 году был оснащен двигателем Rolls-Royce Kestrel V-12. [117]

CASA 2.111 был еще одной испанской версией немецкого самолета Heinkel He 111 , которая была адаптирована для использования Merlin после того, как поставки двигателей Junkers Jumo 211 F-2 закончились в конце войны. [118] Похожая ситуация существовала с Fiat G.59 , когда закончились доступные запасы итальянской лицензионной версии двигателя Daimler-Benz DB 605. [119]

Построенный в Австралии Avro Lincoln из A73-51 использовал австралийские самолеты Commonwealth Aircraft Corporation Merlin 102. К моменту окончания производства было построено в общей сложности 108 самолетов CAC Merlin.

Альтернативные приложения

Версия Merlin без наддува, использующая большую долю стальных и железных компонентов, была произведена для использования в танках . Этот двигатель, Rolls-Royce Meteor , в свою очередь, привел к созданию меньшего Rolls-Royce Meteorite . [120] В 1943 году дальнейшая разработка Meteor была передана Rover в обмен на газовые турбины . [121]

В 1938 году Rolls-Royce начал работу по модификации некоторых Merlin, которые позже использовались в британских MTB , MGB и спасательных катерах RAF Air-Sea Rescue Launches. Для них нагнетатели были модифицированы как одноступенчатые блоки, а двигатель был перепроектирован для использования в морской среде. Около 70 двигателей были переделаны, прежде чем приоритет был отдан производству авиационных двигателей. [122]

Ирландская армия проводила эксперименты, включавшие замену двигателя Bedford танка Churchill на двигатель Rolls-Royce Merlin, спасенный от самолета Seafire Ирландского Воздушного Корпуса . Эксперимент не увенчался успехом, хотя причины не зафиксированы. [123]

Уцелевшие двигатели

Один из самых успешных авиационных двигателей времен Второй мировой войны , Merlin продолжает использоваться во многих восстановленных старинных самолетах Второй мировой войны по всему миру. Мемориальный полет Королевских ВВС Битвы за Британию является известным действующим оператором Merlin. В Англии Shuttleworth Collection владеет и эксплуатирует Hawker Sea Hurricane IB и Supermarine Spitfire VC с двигателем Merlin — оба можно увидеть летающими на домашних выставках в течение летних месяцев. [124] [125]

Демонстрационные двигатели

Наземная демонстрация Merlin24

Сохранившиеся образцы Rolls-Royce Merlin экспонируются в следующих музеях :

Технические характеристики (Мерлин 61)

Вид спереди справа на поршневой двигатель самолета Vee двенадцати, центрированный вокруг большого вала винта, имеет компоненты, помеченные черными линиями для описания каждого компонента. Помеченные компоненты включают редуктор винта, выхлопные отверстия, свечи зажигания и насос охлаждающей жидкости
Rolls-Royce Merlin с маркированными компонентами

Данные от Джейн . [138]

Общая характеристика

Компоненты

Производительность

Смотрите также

Сопутствующее развитие

Сравнимые двигатели

Связанные списки

Ссылки

Сноски

  1. ^ Традиция именования была начата управляющим директором Клодом Джонсоном в 1915 году с двигателями Eagle, Hawk и Falcon. Никакой связи с легендарным магом короля Артура не существует .
  2. ^ Серии Merlin II и III изначально были разработаны для использования 87-октанового топлива, а затем модифицированы для использования 100-октанового топлива. [19]
  3. ^ Из-за ускоренного процесса проектирования сроки разработки Merlin наложились друг на друга; например, двухступенчатый нагнетатель был разработан до того, как возникла необходимость внедрить модифицированные Merlin 45M и 55M для противодействия угрозе Focke -Wulf Fw 190 .
  4. ^ Функцией нагнетателя является сжатие топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя; любая потеря давления на крыльчатке (также называемой ротором) снизит эффективность нагнетателя.
  5. ↑ В 1938 году компания Rolls-Royce получила лицензию на производство двухскоростного привода. [39]
  6. ^ Горячая смесь может либо преждевременно воспламениться до попадания в цилиндры двигателя, либо взорваться в двигателе.
  7. ↑ Изобретен в марте 1941 года Беатрисой Шиллинг , инженером Королевского авиационного завода в Фарнборо.
  8. ^ Британцы измеряли давление наддува как фунт-сила/кв. дюйм (или psi), и обычно называли его «фунтами» наддува. Нормальное атмосферное давление на уровне моря составляет 14,5 psi (1000 мбар), таким образом, показание +6 означает, что воздушно-топливная смесь сжимается нагнетателем нагнетателя до 20,5 psi перед поступлением в двигатель; +25 означает, что воздушно-топливная смесь теперь сжимается до 39,5 psi.
  9. ↑ Монти Бергер, старший офицер разведки 126-го (RCAF) крыла Spitfire, 2-го TAF, утверждал, что на его крыле все еще возникали проблемы с новым топливом, которому многие пилоты в крыле не доверяли. [65] Однако другой источник утверждает, что переход на 150-й класс прошел без проблем. [66]
  10. ^ Производственные показатели завода:
    • Rolls-Royce: Дерби = 32 377
    • Rolls-Royce: Крю = 26 065
    • Rolls-Royce: Глазго =23,675
    • Форд Манчестер = 30,428
    • Packard Motor Corp = 55 523 (37 143 Merlin, 18 380 V-1650)
    • Commonwealth Aircraft Corp (CAC): NSW Australia = 108 Тип MK102. 1946–1952 для CAC Avro Lincoln [71]
    • Всего: 168 176
  11. ↑ Стоимость: 2000 фунтов стерлингов (двигатель), 350 фунтов стерлингов (пропеллер) [72]
  12. ↑ Фактически завод в Крю был сдан в аренду компании Rolls-Royce правительством. [74]
  13. ↑ К декабрю 1939 года эта сумма увеличилась до 5 995 000 фунтов стерлингов. [81]
  14. ↑ Новый завод подвергся бомбардировке со стороны Люфтваффе в мае 1941 года. [89]
  15. ↑ В августе 1940 года чертежи Merlin XX были отправлены в Packard Motor Car Company и использованы в качестве основы для Packard Merlin 28. [ 14]
  16. ^ Lumsden рассматривает только британские самолеты, Merlin может не быть основной силовой установкой для этих типов; например, один или два Hawker Hart и Horsley использовались для испытаний ранних версий Merlin.
  17. ^ Плюс 2,5% допуск
  18. ^ MS и FS относятся к скоростям вентилятора нагнетателя: умеренный/полный наддув. Умеренный наддув относится к работе на малых и средних высотах, полный наддув — к работе на средних и больших высотах [139]
  19. ^ Ссылка: AP 1565 I, P & L: Заметки пилота для Spitfire IX, XI и XVI. Расход топлива зависит от настроек дроссельной заслонки, смеси и наддува, а также высоты.

Цитаты

  1. ^ Руббра 1990, стр. 64.
  2. ^ abcd Lumsden 2003, стр. 203.
  3. ↑ Мейсон 1991, стр. 168.
  4. ^ МакКинстри 2007, стр. 53.
  5. ^ Ганстон 1989, стр. 137.
  6. ^ Руббра 1990, стр. 139.
  7. ^ Ламсден 2003, стр. 198–200.
  8. ^ Ламсден 2003, стр. 200.
  9. ^ Руббра 1990, стр. 118.
  10. ↑ Руббра 1990, стр. 64–117.
  11. ^ Руббра 1990, стр. 82–92.
  12. ↑ Морган и Шекледи 2000, стр. 607.
  13. ^ abc Lumsden 2003, стр. 204.
  14. ^ abcdefghijkl Морган и Шакледи 2000, стр. 610.
  15. ^ abcdef King, HF (7 мая 1954 г.). "The Two Rs". Flight . стр. 577. Архивировано из оригинала 11 февраля 2017 г. Получено 22 августа 2017 г.
  16. ^ «Всемирная энциклопедия авиационных двигателей – 5-е издание» Билла Ганстона , Sutton Publishing, 2006, стр. 190
  17. ^ «Как Rolls-Royce улучшил выходную мощность Merlin». www.key.aero . 8 июня 2017 г.
  18. ^ Фозард 1991, стр. 125.
  19. ↑ Министерство авиации 1940, стр. 6, 10.
  20. ↑ Фозард 1991, стр. 127, 165.
  21. ↑ Flight, январь 1946 г., стр. 93.
  22. ↑ Лавси 1946, стр. 223.
  23. ↑ Лавси 1946, стр. 224.
  24. ^ abc "Quieter Argonaut". Flight. 29 февраля 1952 г. стр. 242. Архивировано из оригинала 31 января 2018 г. Получено 22 августа 2017 г.
  25. ^ ab King, HF (7 мая 1954 г.). «The Two Rs». Flight. стр. 579. Архивировано из оригинала 11 февраля 2017 г. Получено 22 августа 2017 г.
  26. ^ "Универсальные электростанции". Полет. 13 февраля 1947 г. стр. 162. Архивировано из оригинала 31 января 2018 г. Получено 22 августа 2017 г.
  27. ↑ King, HF (24 февраля 1949 г.). «A Call on Canadair». Flight. стр. 215. Архивировано из оригинала 31 января 2018 г. Получено 22 августа 2017 г.
  28. ^ "Dart Endurance Test". Flight. 31 августа 1951 г. стр. 249. Архивировано из оригинала 31 января 2018 г. Получено 22 августа 2017 г.
  29. ^ "The Rolls Royce Civil Merlin Engine". Flight. 16 июня 1949. Архивировано из оригинала 31 января 2018 года . Получено 22 августа 2017 года .
  30. ^ Бриджмен 1998, стр. 280–281.
  31. ↑ Лавси 1946, стр. 224–226.
  32. ↑ Прайс 1982, стр. 51.
  33. ↑ Таннер 1981, AP1565E, том 1, раздел II.
  34. ↑ Лавси 1946, стр. 218.
  35. ^ ab Lumsden 2003, стр. 201.
  36. ↑ Хукер 1984, стр. 45.
  37. ↑ Хукер 1984, стр. 46–50, 52, 235–247.
  38. ^ Ламсден 2003, стр. 206.
  39. ^ Руббра 1990, стр. 71.
  40. ↑ Смит, февраль 1942 г., pb
  41. ↑ Смит, февраль 1942 г., стр.
  42. ↑ Кинг 1954, стр. 578.
  43. ^ ab Lovesey 1946, стр. 220.
  44. ^ abc Lovesey 1946, стр. 219.
  45. ↑ Прайс 1982, стр. 142, 167.
  46. ↑ Прайс 1982, стр. 153–154, 170.
  47. ^ Ламсден 2003, стр. 210.
  48. ↑ Прайс 1982, стр. 135.
  49. ↑ Хукер 1984, стр. 62.
  50. ^ МакКинстри 2007, стр. 205.
  51. ↑ Смоллвуд 1996, стр. 135.
  52. ^ Ламсден 2003, стр. 212.
  53. ↑ Полет 1938, стр. 528.
  54. ↑ Пэйтон-Смит 1971, стр. 259–260.
  55. ^ Ллойд, стр. 139
  56. ^ ab Harvey-Bailey 1995, стр. 155.
  57. ^ ab Gunston, стр. 144.
  58. ↑ Министерство авиации 1940.
  59. ↑ Министерство авиации 1943, стр. 25.
  60. ^ МакКинстри 2007, стр. 356.
  61. ↑ Лавси 1946, стр. 222–223.
  62. ^ ab Price 1982. стр. 170.
  63. ↑ Уилкинсон 1946, стр. 195.
  64. ^ Саймонс 2011, стр. 126–127.
  65. ^ ab Berger and Street 1994. стр. 199.
  66. ^ Ниджбур 2010, стр. 100.
  67. ^ "Fuel". napoleon130.tripod.com . Архивировано из оригинала 11 февраля 2017 . Получено 22 июня 2017 .
  68. ↑ Пью 2000, стр. 195–196.
  69. ↑ Пью 2000, стр. 193–194.
  70. ^ МакКинстри 2007, стр. 327–329.
  71. ^ Музей Королевских ВВС Австралии в Пойнт-Куке
  72. ↑ Beckles 1941, стр. 78–79. (Цены 1940 года, без учета инфляции).
  73. ↑ Военный кабинет — Поставки и производство: Четвертый отчет Министерства авиации, Приложение V, лист 3. Архивировано 8 марта 2016 г. в Wayback Machine National Archives.gov.uk. Получено: 8 марта 2016 г.
  74. ^ Харви-Бейли 1995, стр. 12.
  75. ^ abcde Ганстон 2006, стр. 190.
  76. ^ Закрытие фабрики в Дерби Архивировано 3 апреля 2008 г. на Wayback Machine news.bbc.co.uk. Получено: 24 августа 2009 г.
  77. ↑ Пью 2000, стр. 193.
  78. ↑ Пью 2000, стр. 196–197.
  79. ^ История завода Crewe Архивировано 5 марта 2012 г. на Wayback Machine jackbarclayparts.co.uk. Получено: 24 августа 2009 г.
  80. ↑ Военный кабинет — снабжение и производство: первый отчет Министерства авиации, приложение XI. Архивировано 8 марта 2016 г. в Wayback Machine National Archives.gov.uk. Получено: 8 марта 2016 г.
  81. ↑ Военный кабинет — снабжение и производство: Четвертый отчет Министерства авиации, Приложение XI. Архивировано 8 марта 2016 г. в Wayback Machine National Archives.gov.uk. Получено: 8 марта 2016 г.
  82. ↑ Пью 2000, стр. 197.
  83. ↑ Ллойд и Пью 2004, стр. 61.
  84. ^ Роботэм 1970, стр. 127.
  85. ↑ Ллойд и Пью 2004, стр. 69.
  86. ↑ Пью 2000, стр. 198.
  87. ^ ab Конец эпохи завода Rolls-Royce. news.bbc.co.uk. Получено: 25 августа 2009 г.
  88. ^ История завода в Хиллингтоне Архивировано 7 августа 2009 г. на Wayback Machine rolls-royce.com. Получено: 24 августа 2009 г.
  89. ^ abc Nicholls 1996, стр. 103.
  90. ↑ Хукер 1984, стр. 58–59.
  91. ^ Николс 1996, стр. 105.
  92. ^ 1634–1699: McCusker, JJ (1997). Сколько это в реальных деньгах? Исторический индекс цен для использования в качестве дефлятора денежных ценностей в экономике Соединенных Штатов: Дополнения и исправления (PDF) . Американское антикварное общество .1700–1799: Маккаскер, Дж. Дж. (1992). Сколько это в реальных деньгах? Исторический индекс цен для использования в качестве дефлятора стоимости денег в экономике Соединенных Штатов (PDF) . Американское антикварное общество .1800–настоящее время: Федеральный резервный банк Миннеаполиса. "Индекс потребительских цен (оценка) 1800–" . Получено 29 февраля 2024 г.
  93. ↑ Time Magazine (8 июля 1940 г.) – Бизнес: Rolls-Royces Ford. Архивировано 21 июля 2013 г. на Wayback Machine time.com. Получено: 26 августа 2009 г.
  94. ^ Ламсден 2003, стр. 202.
  95. ^ Бриджмен 1998, стр. 283.
  96. ↑ Морган и Шекледи 2000, стр. 608.
  97. ^ Харви-Бейли, 1995, стр. 62.
  98. ^ Бриджмен 1998, стр. 281–283.
  99. ^ Бриджмен 1998, стр. 281.
  100. ^ abc Robertson 1973, стр. 144.
  101. ↑ Морган и Шекледи 2000, стр. 129.
  102. ^ abcd Робертсон 1973, стр. 145.
  103. ↑ Прайс 1982, стр. 145.
  104. ^ Матусяк 2004, стр. 10.
  105. ↑ Смит 1942, стр. 655–659.
  106. ^ Смит 1942, стр. 656.
  107. ↑ Харви-Бейли 1995, стр. 62, 169.
  108. ^ Харви-Бейли 1995, стр. 170
  109. ↑ Министерство авиации 1943, стр. 6.
  110. ↑ Харви-Бейли 195, стр. 172.
  111. ^ "Flight 1946, стр. 92–94". flightglobal.com . Архивировано из оригинала 29 июля 2017 г. . Получено 22 июня 2017 г. .
  112. ↑ Flight, июль 1946 г., стр. 99.
  113. ^ Ламсден 2003, стр. 205.
  114. ^ Ламсден 2003, стр. 208–209.
  115. ^ Ламсден 2003, стр. 203–215.
  116. ^ Ламсден 2003, стр. 214–215.
  117. ^ Ламсден 2003, стр. 214.
  118. ^ Уилсон, Рэнди. Это Heinkel: рабочая лошадка Люфтваффе бомбардировщик Heinkel 111 Архивировано 28 сентября 2006 г. на Wayback Machine rwebs.net, The Dispatch . Том 12, номер 4, зима 1996 г. Получено: 6 сентября 2009 г.
  119. ↑ Грин и Суонборо 1994, стр. 211.
  120. ↑ Пью 2000, стр. 254.
  121. ^ Харви-Бейли 1995, стр. 83.
  122. ↑ Харви-Бейли 1995, стр. 83–84.
  123. ↑ Мартин 2002, стр. 58.
  124. ^ Коллекция Шаттлворта – Hawker Sea Hurricane IB Архивировано 23 июля 2019 г. на Wayback Machine www.shuttleworth.org. Получено: 23 июля 2019 г.
  125. ^ Коллекция Шаттлворта – Spitfire VC www.shuttleworth.org. Получено: 23 июля 2019 г.
  126. ↑ Фото и факты. Архивировано 12 марта 2016 г. на Wayback Machine Получено: 12 марта 2016 г.
  127. ↑ Merlin 60 или 70 серии от Spitfire VIII. Архивировано 29 октября 2014 года на Wayback Machine. Получено: 12 марта 2016 года.
  128. ^ "Список двигателей". Музей авиации города Норидж . Получено 27 августа 2023 г.
  129. ↑ Мерлины с разбившегося бомбардировщика. Архивировано 21 апреля 2014 года на Wayback Machine. Получено: 12 марта 2016 года.
  130. ↑ Norsk Teknisk Museum Дата обращения: 28 июня 2024 г.
  131. ↑ Merlin XX. Архивировано 12 марта 2016 г. на Wayback Machine. Получено: 12 марта 2016 г.
  132. ^ "Introducing the Merlin" через BBC (требуется плагин, который может не работать в некоторых браузерах). Архивировано 9 мая 2016 года на Wayback Machine Получено: 12 марта 2016 года.
  133. ↑ Merlin 28, Cosford. Архивировано 12 марта 2016 г. на Wayback Machine. Получено: 12 марта 2016 г.
  134. ↑ Сайт Музея науки. Архивировано 29 октября 2010 г. на Wayback Machine. Получено: 12 марта 2016 г.
  135. ↑ Сайт Shuttleworth. Архивировано 6 августа 2013 г. на Wayback Machine. Получено: 12 марта 2016 г.
  136. ↑ Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики. Архивировано 6 июля 2016 г. на Wayback Machine. Получено: 3 марта 2017 г.
  137. ↑ Wings Museum. Архивировано 13 марта 2013 г. на Wayback Machine. Получено: 12 марта 2016 г.
  138. ^ Бриджмен 1998, стр. 280–282.
  139. ^ "Разработка авиационного нагнетателя". Архив Flightglobal. Архивировано из оригинала 29 октября 2014 года.

Библиография

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Rolls-Royce Merlin .