Rolls -Royce Pegasus — британский турбовентиляторный двигатель, первоначально разработанный Bristol Siddeley . Он был произведен Rolls-Royce plc . Двигатель не только способен двигать реактивный самолет вперед, но и направлять тягу вниз с помощью поворотных сопел . [1] Легкозагруженные самолеты, оснащенные этим двигателем, могут маневрировать как вертолет . В частности, они могут выполнять вертикальные взлеты и посадки . [2] В вооруженных силах США двигатель имеет обозначение F402 .
Первоначально двигатель Bristol Siddeley Pegasus устанавливался на все версии семейства многоцелевых военных самолетов Harrier . Rolls-Royce лицензировала Pratt & Whitney на производство Pegasus для версий, построенных в США. Однако Pratt & Whitney так и не завершила ни одного двигателя, и все новые сборки производились Rolls-Royce в Бристоле, Англия. Pegasus также был запланированным двигателем для ряда проектов самолетов, среди которых были прототипы немецкого проекта военного транспорта Dornier Do 31 VSTOL. [3]
У французского авиаконструктора Мишеля Вибо возникла идея использовать векторную тягу для самолетов с вертикальным взлетом. Эта тяга должна была исходить от четырех центробежных нагнетателей, приводимых в движение турбовинтовым двигателем Bristol Orion , при этом выхлопные газы от каждого нагнетателя направлялись вращением спиралей нагнетателя. [4] Хотя идея векторной тяги была совершенно новой, предложенный двигатель считался слишком тяжелым. [5]
В результате инженер компании Bristol Engine Company Гордон Льюис в 1956 году начал изучать альтернативные концепции двигателей, используя, где это было возможно, существующие компоненты двигателей серий Orpheus и Olympus . Работа курировалась техническим директором Стэнли Хукером . Одной из перспективных концепций был BE52, который изначально использовал Orpheus 3 в качестве основного двигателя и, на отдельном коаксиальном валу, первые две ступени компрессора низкого давления Olympus 21, который действовал как вентилятор, подавая сжатый воздух в два сопла управления вектором тяги в передней части двигателя. На этом этапе проектирования выхлопные газы из турбины низкого давления выбрасывались через обычное заднее сопло. Были отдельные впускные отверстия для вентилятора и основного компрессора, поскольку вентилятор не наддувал основной компрессор.
Хотя BE.52 был автономной силовой установкой и легче концепции Вибо, BE.52 все еще был сложным и тяжелым. В результате работа над концепцией BE.53 началась в феврале 1957 года. В BE.53 ступени Olympus были установлены близко к ступеням Orpheus; таким образом упрощая впускной воздуховод. Теперь ступени Olympus наддували ядро Orpheus, улучшая общую степень давления, [6] создавая то, что сейчас считается обычной конфигурацией турбовентиляторного двигателя.
В течение года Бристоль проектировал двигатель изолированно, с небольшим количеством отзывов от различных производителей планера, предоставлявших данные. Однако в мае 1957 года команда получила поддерживающее письмо от Сидни Кэмма из Hawker Aviation, в котором говорилось, что они ищут замену Hawker Hunter . Авиаконструктор Ральф Хупер предложил иметь четыре сопла управления вектором тяги (первоначально предложенные Льюисом) с горячими газами из двух задних. Дальнейшие совместные обсуждения помогли усовершенствовать конструкцию двигателя.
Белая книга по обороне 1957 года , которая была сосредоточена на ракетах, а не на пилотируемых самолетах, которые были объявлены «устаревшими», не была хорошей новостью, поскольку она исключала любую будущую государственную финансовую поддержку для разработки еще не существующих боевых самолетов с экипажем. Это предотвратило любую официальную финансовую поддержку двигателя или самолета со стороны Министерства обороны . [7] К счастью, разработка двигателя была профинансирована в размере 75% из Программы разработки взаимного оружия , Вердон Смит из Bristol Siddeley Engines Limited (BSEL), которой Bristol Engines к тому времени стала после слияния с Armstrong Siddeley , быстро согласившись выплатить остаток. [7]
Первый прототип двигателя (один из двух построенных BE53/2) был запущен 2 сентября 1959 года и имел 2-ступенчатый вентилятор и использовал сердечник Orpheus 6. Хотя вентилятор был консольным, входные направляющие лопатки все еще были включены. Катушка высокого давления включала 7-ступенчатый компрессор, приводимый в действие одноступенчатой турбиной. 2-ступенчатая турбина низкого давления приводила вентилятор. На выходе вентилятора не было коллектора, но были установлены 4 сопла управления вектором тяги.
Дальнейшая разработка двигателя затем продолжалась совместно с самолетом Hawker P.1127 . Самолет впервые поднялся в воздух (привязное висение) 21 октября 1960 года, оснащенный двигателем BE53/3 (Pegasus 2). Свободное висение было достигнуто 19 ноября того же года. Переход к полету с использованием крыла произошел в 1961 году. Более поздние версии P.1127 были оснащены Pegasus 3 и, в конечном итоге, Pegasus 5.
Pegasus 5 также использовался в Kestrel , усовершенствованном P.1127, девять из которых были построены для трехсторонних оценочных учений. Kestrel впоследствии был преобразован в боевой самолет Harrier. К моменту постройки Pegasus 5/2 и вентилятор, и компрессор высокого давления были нулевыми ступенями , а к турбине высокого давления была добавлена вторая ступень.
Летные испытания и разработка двигателя не финансировались государством; финансирование самолета осуществлялось исключительно компанией Hawker.
Первые двигатели едва имели достаточную тягу, чтобы поднять самолет над землей из-за проблем с ростом веса. Летные испытания первоначально проводились с самолетом на привязи, а первое свободное зависание было достигнуто 19 ноября 1960 года. Первый переход от статического зависания к обычному полету был достигнут 8 сентября 1961 года. Первоначально опасались, что самолет будет испытывать трудности с переходом между горизонтальным и вертикальным полетом, но во время испытаний было обнаружено, что это чрезвычайно просто. Испытания показали, что из-за экстремального соотношения мощности к весу требовалось всего несколько градусов перемещения сопла, чтобы самолет двигался вперед достаточно быстро, чтобы создать подъемную силу крыла, и что даже при угле в 15 градусов самолет очень хорошо ускорялся. Пилоту просто нужно было медленно перемещать управление соплом вперед. Во время перехода из горизонтального обратно в вертикальное положение пилот просто замедлялся примерно до 200 узлов и поворачивал сопла вниз, позволяя тяге двигателя взять на себя управление, поскольку самолет замедлялся, а крылья прекращали создавать подъемную силу. [8]
Королевские ВВС не были в восторге от идеи VTOL и описывали весь проект как игрушку и развлечение для публики . Первый прототип P1127 совершил очень тяжелую посадку на Парижском авиасалоне в 1963 году.
Серийное производство, а также усовершенствование конструкции и разработки Pegasus для получения все более высокой тяги продолжались двигателями Bristol после 1966 года, когда Rolls-Royce Ltd купила компанию. Схожая конструкция двигателя, 39 500 фунтов силы (с форсажем ) Bristol Siddeley BS100 для сверхзвукового истребителя вертикального взлета и посадки ( Hawker Siddeley P.1154 ), не была доведена до производства, поскольку проект самолета был отменен в 1965 году.
Ненаправленный 26000-фунтовый тяговый производный Pegasus, работающий на жидком водороде , RB.420, был разработан и предложен в 1970 году в ответ на требование NASA о двигателе для питания проектируемого космического челнока во время его обратного полета через атмосферу. В этом случае NASA выбрало конструкцию челнока, использующую немоторизованный планирующий возврат. [9]
_launches_from_the_flight_deck_of_amphibious_assault_ship_USS_Bataan_(LHD_5).jpg/1280px-thumbnail.jpg)
Турбореактивный двигатель Pegasus с вектором тяги представляет собой двухвальную конструкцию с тремя ступенями компрессора низкого давления (LP) и восемью ступенями высокого давления (HP), приводимыми в действие двумя ступенями турбины LP и двумя ступенями HP соответственно. Это первый турбовентиляторный двигатель, в котором вентилятор находится перед передним подшипником вала LP. Это устраняет необходимость в опорных стойках подшипников перед вентилятором и опасность обледенения, которая с ними связана. Необычно, что катушки LP и HP вращаются в противоположных направлениях, что значительно снижает гироскопические эффекты, которые в противном случае могли бы вызвать проблемы с управлением самолетом на низких скоростях. Лопасти LP и HP изготовлены из титана. Вентилятор имеет трансзвуковую конструкцию, а воздушный поток составляет 432 фунта/с. [7] Двигатель использует простую систему управления вектором тяги , которая использует четыре поворотных сопла, что дает Harrier тягу как для подъема, так и для движения вперед, что позволяет выполнять полет с укороченным взлетом и посадкой .
Система сгорания представляет собой кольцевую камеру сгорания с испарительными горелками низкого давления ASM . [7]
Запуск двигателя осуществлялся с помощью установленного сверху комбинированного газотурбинного стартера/ вспомогательной силовой установки . [7]
Передние сопла, изготовленные из стали, питаются воздухом от компрессора низкого давления, а задние сопла, изготовленные из нимоника с горячим (650 °C) струйным выхлопом. [7] Разделение воздушного потока составляет около 60/40 спереди/сзади. [10] Сопла вращаются с помощью мотоциклетных цепей, приводимых в действие пневмодвигателями, работающими на воздухе от компрессора высокого давления. Сопла вращаются в диапазоне 98,5 градусов. [7]
Двигатель установлен в центре Harrier, и в результате для замены силовой установки после установки фюзеляжа на эстакады пришлось снять крыло. Замена заняла минимум восемь часов, хотя при использовании соответствующих инструментов и подъемного оборудования это можно было сделать менее чем за четыре. [11] [12]
Максимальная взлетная тяга, доступная двигателю Pegasus, ограничена, особенно при высоких температурах окружающей среды, температурой лопаток турбины. Поскольку эта температура не может быть надежно измерена, эксплуатационные пределы определяются температурой сопла. Чтобы обеспечить увеличение скорости двигателя и, следовательно, тяги для взлета, в камеру сгорания и турбину распыляется вода, чтобы поддерживать температуру лопаток на приемлемом уровне.
Вода для системы впрыска находится в баке, расположенном между раздвоенной секцией заднего (горячего) выхлопного канала. Бак содержит до 500 фунтов (227 кг, 50 имперских галлонов ) дистиллированной воды. Расход воды для требуемого снижения температуры турбины составляет приблизительно 35 галлонов в минуту (имперских галлонов в минуту) в течение максимальной продолжительности приблизительно 90 секунд. Количество перевозимой воды достаточно и соответствует конкретной эксплуатационной роли самолета.
Выбор номинальных характеристик двигателя с впрыском воды (Lift Wet/Short Lift Wet) приводит к увеличению предельных значений частоты вращения двигателя и температуры сопла сверх соответствующих сухих (без впрыска) номинальных значений (Lift Dry/Short Lift Dry). После исчерпания имеющегося запаса воды в баке пределы сбрасываются до «сухих» уровней. Предупреждающий световой сигнал в кабине заранее предупреждает пилота об истощении запаса воды.
Двигатели Pegasus выставлены на всеобщее обозрение в следующих музеях:
Данные из [16]
Сопутствующее развитие
Сравнимые двигатели
Связанные списки
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )