Проектные работы по Griffon начались в 1938 году по просьбе Fleet Air Arm для использования в новых конструкциях самолетов, таких как Fairey Firefly . В 1939 году было также решено, что двигатель может быть адаптирован для использования в Spitfire . Разработка была временно остановлена, чтобы сосредоточить усилия на меньшем Merlin и 24-цилиндровом Vulture ; двигатель не был запущен в производство до начала 1940-х годов.
Согласно мемуарам Артура Руббры , в 1933 году была испытана урезанная версия двигателя « R », в то время известного под названием Griffon . Этот двигатель, R11 , [1] который так и не был запущен в полет, использовался для «разработки умеренно наддувного Buzzard» (которая была продолжена гораздо позже) и не имел прямого отношения к серийно выпускавшемуся Griffon 1940-х годов.
В 1938 году Воздушное командование флота обратилось к Rolls-Royce с вопросом, можно ли разработать 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 началась работа над проектированием двигателя. [nb 1] Процесс проектирования был относительно гладким по сравнению с Merlin, и первый из трех прототипов Griffon I впервые был запущен в экспериментальном отделе 30 ноября 1939 года. [3] [4]
Хотя Griffon был разработан для военно-морских самолетов, 8 ноября 1939 года NE Rowe из Министерства авиации предложил установить Griffon на Spitfire . Три недели спустя Supermarine было дано разрешение на изучение возможностей адаптации Griffon к Spitfire; в ответ Supermarine выпустила «Спецификацию 466» 4 декабря. Это решение привело к изменению расположения принадлежностей двигателя, чтобы 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 переработанный двигатель впервые заработал 26 июня 1940 года и поступил в производство как Griffon II.
В начале 1940 года, в преддверии битвы за Британию , по приказу лорда Бивербрука , министра авиационной промышленности , работа над новым двигателем была временно приостановлена, чтобы сосредоточиться на меньшем 27-литровом ( 1650 куб. дюймов ) Merlin, который уже превзошел по производительности ранний Griffon.
По сравнению с более ранними разработками Rolls-Royce, двигатель Griffon имел несколько усовершенствований, что означало, что он был физически лишь немного больше, чем Merlin, несмотря на его на 36% большую емкость в 37 литров (2240 куб. дюймов ). [2]
Одним из существенных отличий было включение приводов распределительного вала и магнето в редукторы пропеллера в передней части двигателя, вместо использования отдельной системы шестерен, приводимых в действие от заднего конца коленчатого вала ; это позволило уменьшить общую длину двигателя, а также сделать трансмиссию более надежной и эффективной. [6] [nb 2] Привод нагнетателя также был взят из передней части двигателя, что потребовало длинного вала для его перемещения к месту в задней части двигателя. [7]
Смазка коленчатого вала двигателя Merlin осуществлялась через галерею, прорезанную в блоке двигателя, для подачи каждого главного подшипника, а затем на вторичный соседний подшипник большой головки через галерею в самом коленчатом валу. Шатунная шейка была второй в очереди после главного подшипника по потоку масла и давлению, причем масло должно было сначала проходить через главный подшипник. Griffon улучшил эту компоновку, став первым авиационным двигателем производства Rolls-Royce, в котором использовался полый коленчатый вал в качестве средства смазки главного и большого подшипников, причем масло подавалось с каждого конца коленчатого вала, обеспечивая равномерный поток ко всем подшипникам. [6] [8]
Еще одним изменением от общепринятого подхода было то, что один высокоэффективный двойной магнето, произведенный BTH, был установлен на верхней части корпуса редуктора винта; [9] более ранние конструкции Rolls-Royce использовали два магнето, установленных в задней части двигателя. [10]
В серии Griffon 61 появился двухступенчатый нагнетатель и другие изменения конструкции: насосы давления масла теперь размещались внутри поддона картера, и были предприняты усилия по удалению как можно большего количества внешних труб. [11] Кроме того, привод нагнетателя был перемещен на коленчатый вал в задней части двигателя через короткий торсионный вал, а не в передней части двигателя с использованием длинного приводного вала, как в более ранних вариантах Griffon. [7]
Производство авиационной версии Griffon закончилось в декабре 1955 года, в то время как морская версия, Sea Griffon , продолжала выпускаться для высокоскоростных запусков Королевских ВВС. [12]
Обзор основных компонентов (Griffon 65)
Из Jane's and Flight. [13] [14]
Griffon, разрезанный для демонстрации приводов распределительных валов и т. д., в Музее битвы за Британию на авиабазе Конингсби.
Цилиндры
Двенадцать цилиндров, состоящих из высокоуглеродистой стали, плавающие мокрые гильзы [15], установленные в два, двухсекционных блока цилиндров из литого алюминиевого сплава с отдельными головками и юбками. Гильзы цилиндров хромированные в отверстиях для 2+1 ⁄ 2 дюйма от головки. [15] Блоки цилиндров установлены с включенным углом 60 градусов на наклонных верхних поверхностях двухсекционного картера. 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 .
Цельный, изготовленный из закаленной азотом никель-хром- молибденовой стали. Статически и динамически сбалансирован . Семь основных подшипников и шесть тяг. Внутренний масляный канал с подачей с обоих концов используется для распределения смазки к основным и большим подшипникам. [6] «Плавающий» передний подшипник, состоящий из внутреннего зубчатого кольца, прикрепленного болтами к коленчатому валу, входящего в зацепление и включающего полуплавающее кольцо, внутреннее шлицевое соединение с коротким соединительным валом. Соединительный вал шлицевое соединение на переднем конце с ведущим колесом редуктора гребного винта. [6] Вращение по часовой стрелке, если смотреть сзади.
Картер
Две отливки из алюминиевого сплава, соединенные вместе по горизонтальной центральной линии. Верхняя часть несет корпус колеса, блоки цилиндров и часть корпуса редуктора воздушного винта ; и несет основные подшипники коленчатого вала (разрезные оболочки из мягкой стали, облицованные сплавом свинца и бронзы). Нижняя половина образует масляный картер и несет главный масляный насос давления, рабочий насос изменения скорости нагнетателя и два продувочных насоса. Здесь также находится главный насос охлаждающей жидкости, который приводится в действие через ту же зубчатую передачу, что и масляные насосы.
Колесная коробка
Литой алюминиевый сплав, установленный на задней части картера. Несет нагнетатель; и размещает приводы нагнетателя, вспомогательную муфту коробки передач, индикатор оборотов двигателя, блок постоянной скорости воздушного винта, 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 охлаждаемые натрием штоки. Защитное покрытие " Brightray " (никель-хром) на всей поверхности сгорания и седле выпускных клапанов, и только на седле впускных клапанов. Каждый клапан удерживается закрытым парой концентрических спиральных пружин . Один распределительный вал с семью подшипниками, расположенный по центру в верхней части каждой головки цилиндров, управляет 24 отдельными стальными коромыслами ; 12 поворачиваются от вала коромысла на внутренней стороне впуска блока для приведения в действие выпускных клапанов, другие поворачиваются от вала на стороне выпуска блока для приведения в действие впускных клапанов.
Мощность 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 представления о возможностях двигателя. По словам AC Lovesey , который отвечал за разработку Merlin, [nb 3] «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». [16]
В отличие от Merlin, Griffon изначально проектировался с использованием одноступенчатого нагнетателя, приводимого в действие двухскоростной гидравлической коробкой передач; 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 нагнетатель и достигали максимальной мощности на малых и средних высотах. Двигатели серий Griffon 101, 121 и 130, совместно обозначенные как Griffon 3 SML , [17] использовали двухступенчатый трехскоростной нагнетатель, добавляя набор шестерен «Low Supercharger (LS)» к уже существующим шестерням Medium и Full Supercharger (MS и FS). [17] Еще одной модификацией было увеличение диаметров обоих рабочих колес, тем самым увеличивая номинальные высоты, на которых максимальная мощность могла быть выработана на каждой передаче. [18] В то время как 101 продолжал приводить в действие пятилопастной винт, серии 121 и 130 были разработаны для приведения в действие винтов противоположного вращения. [17] В 1946 году Griffon 101 был установлен на Supermarine Spiteful XVI, RB518 (модернизированный серийный Mk.XIV); этот самолет достиг максимальной скорости 494 миль в час (795 км/ч) с полным военным оборудованием. [19]
Пилотный переход
Пилоты, перешедшие с Merlin на Spitfire с двигателем Griffon, вскоре обнаружили, что, поскольку пропеллер двигателя Griffon вращался в противоположном направлении по сравнению с Merlin, истребитель при взлете качался вправо, а не влево. [20] [nb 4] Эта тенденция была еще более выражена с более мощными двигателями Griffon серий 60 и 80 с их пятилопастными пропеллерами. В результате пилотам пришлось научиться применять левый (левый) триммер при взлете вместо правого (правого) триммера, к которому они привыкли. [21] На взлете дроссельную заслонку приходилось открывать медленно, так как выраженный поворот вправо мог привести к «краббингу» и сильному износу шин. [22]
Некоторые испытательные Spitfire XIV, 21 и 24 были оснащены винтами противоположного вращения , что исключало эффект крутящего момента. Ранние проблемы со сложной коробкой передач, которая требовалась для винтов противоположного вращения, не позволили им когда-либо стать эксплуатируемыми в Spitfire, но они использовались на более поздних самолетах, включая Seafire FR. Mk 46 и F и FR.47, которые были оснащены Griffon 87, приводящими в движение винты противоположного вращения в качестве стандартного оборудования. [23] Серии Griffon 57 и 57A, установленные в установках Universal Power Plant (UPP) и приводящие в движение винты противоположного вращения, использовались в патрульном самолете морской службы Avro Shackleton . [24]
Варианты
Griffon выпускался примерно в 50 различных вариантах, последним в серии был Griffon 130. Подробности репрезентативных вариантов приведены 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] Использовался 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 импеллера 9,75 дюйма (24,7 см). [20] Используется на Seafire Mk.XV и Mk. XVII, Spitfire XII.
1960 л.с. (1460 кВт); 2345 л.с. (1749 кВт) с впрыском водометанола на взлете: используется на Avro Shackleton . [24]
Грифон 61
Внедрён двухскоростной двухступенчатый нагнетатель с промежуточным охладителем, аналогичный на Merlin 61; 2035 л. с. (1520 кВт) на высоте 7000 футов (2100 м) и 1820 л. с. (1360 кВт) на высоте 21 000 футов (6400 м); использовался на Spitfire F.Mk.XIV, Mk.21 .
Гриффон 65
Аналогичен Griffon 61 с другим редуктором воздушного винта; диаметр импеллера 1-й ступени: 13,4 дюйма (34 см), 2-й ступени: 11,3 дюйма (29 см); [25] использовался на Spitfire F.Mk.XIV.
Грифон 72
Увеличено максимальное давление наддува для использования топлива марки 150 ; 2245 л.с. (1675 кВт) на высоте 9250 футов (2820 м).
Гриффон 74
Версия Griffon 72 с впрыском топлива; использовалась 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 использованием низкого нагнетателя (LS), умеренного нагнетателя (MS) или полного нагнетателя (FS); передаточное отношение редуктора 4,45; система впрыска топлива Rolls-Royce. [17] Использовался на Spiteful Mk.XVI.
Грифон 130
2420 л.с. (1805 кВт) на высоте 5000 футов (1524 м) в положении LS, 2250 л.с. (1678 кВт) на высоте 14500 футов (4419 м) MS и 2050 л.с. (1529 кВт) на высоте 21000 футов (6400 м) FS; передаточное отношение редуктора 4,44; модифицирован для привода винтов противоположного вращения; система впрыска топлива Rolls-Royce. [18]
Compound Griffon RGC.30.SM. ; турбокомпаундный двигатель - отменен в 1949 г.
Несколько североамериканских Mustang, участвовавших в гонках Unlimited Class на Reno Air Races, были оснащены Griffon. К ним относятся Red Baron (NL7715C), а также изготовленный на заказ P-51XR Precious Metal (N6WJ) и гибрид Mustang/Learjet Miss Ashley II (N57LR). [29] [30] [31] [32] Во всех случаях в этих самолетах использовались Griffon с винтами противоположного вращения, взятые у патрульных бомбардировщиков Avro Shackleton . RB51 Red Baron примечателен тем, что удерживал мировой рекорд скорости FAI для поршневых двигателей на дистанции в 3 километра с 1979 по 1989 год (499,018 миль в час).
Использование вне авиации
Miss Budweiser Unlimited Hydroplane 1980 года доминировала на гоночной трассе с двигателем Rolls-Royce Griffon. Это была последняя из конкурентоспособных поршневых лодок, прежде чем на смену пришли турбовальные силовые установки.
В современных тракторах также используются двигатели Griffon, одинарные или двойные, мощностью 3500 л.с. (2600 кВт) каждый. [33]
Выжившие
Avro Shackleton Mk 3 на авиабазе Истерплаат в Южной Африке, серийный номер 1722, он же Pelican 22. Снято 27 мая 2017 года во время запуска двигателя. Больше не летает, но считается в основном годным к полетам.
Двигатель Griffon продолжает использоваться в восстановленных Fireflies и позже в Spitfires по всему миру. Royal Air Force Battle of Britain Memorial Flight является известным действующим оператором Griffon.
Единственный оставшийся технически годный к полетам Avro Shackleton базируется на авиабазе Истерплаат . [34] Однако, по крайней мере, еще один планер находится в рабочем состоянии в Музее авиации Гатвик , а еще один находится в рабочем состоянии, на рулении в аэропорту Ковентри и должен подняться в воздух в ближайшее время. [ требуется ссылка ]
Демонстрационные двигатели
Сохранившиеся двигатели Griffon выставлены на всеобщее обозрение в:
Тип топлива: 100-октановое (150-октановое с января по май 1945 г.)
Масляная система: Сухой картер с одним нагнетательным насосом и двумя откачными насосами
Система охлаждения: 70% воды и 30% этиленгликолевой охлаждающей смеси, под давлением. Радиатор интеркулера с жидкостным охлаждением и собственной отдельной системой, снова использующей 70/30% смеси воды и гликоля.
↑ Хотя Griffon 1933 года имел тот же диаметр цилиндра и ход поршня , что и двигатель R Griffon I 1939 года, Griffon I представлял собой совершенно новую конструкцию. [2]
^ Объединение четырех наборов шестерен (два привода распределительного вала, 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 участия в проектировании двухступенчатого двухскоростного нагнетателя для Merlin Лавси продолжил участвовать в разработке реактивных двигателей Rolls-Royce; хотя цитата относится к Merlin, она в равной степени применима и к Griffon.
^ Пропеллер Гриффона вращался влево (против часовой стрелки), если смотреть из кабины.
^ Указаны только общие типы, Griffon не был основной силовой установкой для некоторых из этих самолетов.
↑ Бофайтер II, Грифон IIB [26]
^ MS и FS обозначают скорости вращения вентилятора нагнетателя: умеренная/полная наддува.
Цитаты
↑ Ивс 2001, стр. 228.
^ abc Flight 1945, стр. 309.
^ Ламсден 2003, стр. 216.
^ ab Морган и Шакледи 2000, стр. 133.
↑ Морган и Шекледи 2000, стр. 134.
^ abcd Flight 1945, стр. 312.
^ ab Аэроплан 1945, стр. 1, 3, 6.
^ «Двигатель Rolls-Royce Griffon».
↑ Полет 1945, стр. 312, 314.
^ Руббра 1990, стр. 118.
↑ Аэроплан 1945, стр. 1, 8.
↑ Полет 1956, стр. 578.
^ Бриджмен 1989, стр. 279–280.
^ [Сотрудник] 20 сентября 1945 г. "The Rolls-Royce Griffon" Flight , стр. 309–316. www.flightglobal.com. Получено: 29 октября 2009 г.
^ ab Flight 1945, стр. 313.
↑ Лавси 1946, стр. 218.
^ abcd Flight 1946, стр. 34.
^ ab Flight 1946, стр. 34–35.
↑ Морган и Шекледи 2000, стр. 501, 503.
^ abc Lumsden 2003, стр. 217.
↑ Прайс 1995, стр. 29, 32–33.
↑ Министерство авиации 1946, параграф 49 (i), стр. 26–27.
↑ Морган и Шекледи 2000, стр. 573, 579, 580.
^ ab Carvell 2010, стр. 57.
↑ Полет 1945, стр. 315.
^ Ламсден 2003, стр. 217.
^ Один прототип (LA610) с двигателем Griffon 85 и шестилопастным винтом противоположного вращения Rotol.
^ Один самолет в качестве испытательного стенда для двигателя Griffon II
↑ Фотография самолета North American P-51D Mustang. Получено 24 сентября 2011 г.
↑ Все дело в деталях. Получено 24 сентября 2011 г.
↑ Фотография самолета North American P-51D Mustang. Получено 24 сентября 2011 г.
↑ Фотография самолета North American/Rogers P-51R. Получено 24 сентября 2011 г.
^ "Green Spirit tractor pulling team". Greenspirit.info. Архивировано из оригинала 21 июля 2011 года . Получено 7 января 2013 года .
↑ SAAF 1722 - Avro Shackleton Архивировано 1 сентября 2009 г. на Wayback Machine Получено: 29 июля 2009 г.
^ "ROLLS ROYCE GRIFFON 58 ENGINE". stonehengeairmuseum.org . Получено 15 ноября 2019 г. .
^ Ламсден 2003, стр. 216–219.
↑ Аэроплан 1945, стр. 1–7.
Библиография
Министерство авиации. Заметки пилота для Spitfire XIV и XIX; двигатель Griffon 65 или 66. Лондон: Министерство авиации, 1946.
Бриджмен, Л. (ред.) (1989) Боевые самолеты Джейн Второй мировой войны. Полумесяц. ISBN 0-517-67964-7
Ганстон, Билл. Всемирная энциклопедия авиационных двигателей: от пионеров до наших дней . 5-е издание, Страуд, Великобритания: Sutton, 2006. ISBN 0-7509-4479-X
Лавси, Сирил. «Развитие Rolls-Royce Merlin с 1939 по 1945 год». Журнал Aircraft Engineering . 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 Armour Press, 1986. ISBN 0-85368-861-3 .
Руббра, А.А. Поршневые авиационные двигатели Rolls-Royce: воспоминания конструктора: историческая серия № 16 : Rolls-Royce Heritage Trust, 1990. ISBN 1-872922-00-7
Уайт, Грэм. Поршневые двигатели союзников Второй мировой войны: История и развитие поршневых двигателей фронтовых самолетов, произведенных Великобританией и Соединенными Штатами во время Второй мировой войны . Уоррендейл, Пенсильвания: SAE International, 1995. ISBN 1-56091-655-9
«Классический дизайн; двухступенчатый двигатель Rolls-Royce Griffon (статья и изображения)». The Aeroplane , 21 сентября 1945 г.
