Rolls -Royce Pegasus — британский турбовентиляторный двигатель, первоначально разработанный Бристолем Сиддели . Его производила компания Rolls-Royce plc . Двигатель способен не только двигать реактивный самолет вперед, но и направлять тягу вниз через поворотные сопла . [1] Легконагруженный самолет, оснащенный этим двигателем, может маневрировать как вертолет . В частности, они могут выполнять вертикальный взлет и посадку . [2] На вооружении США двигатель имеет обозначение F402 .
Первоначально двигатель Bristol Siddeley Pegasus использовался на всех версиях семейства многоцелевых военных самолетов Harrier . Rolls-Royce лицензировала Pratt & Whitney на производство Pegasus для американских версий. Однако компания Pratt & Whitney так и не завершила производство каких-либо двигателей, а все новые модели производились компанией Rolls-Royce в Бристоле, Англия. Pegasus также был запланированным двигателем для ряда проектов самолетов, среди которых были прототипы немецкого военно-транспортного проекта Dornier Do 31 VSTOL. [3]
Мишель Вибо , французский авиаконструктор, придумал использовать векторную тягу для самолетов с вертикальным взлетом. Эта тяга будет исходить от вала четырех центробежных нагнетателей, приводимых в движение турбовинтовым двигателем Bristol Orion , при этом выхлоп каждого нагнетателя направляется путем вращения спиралей нагнетателя. [4] Хотя идея векторизации тяги была совершенно новой, предложенный двигатель считался слишком тяжелым. [5]
В результате инженер Bristol Engine Company Гордон Льюис в 1956 году начал изучать альтернативные концепции двигателей, используя, где это возможно, существующие компоненты двигателей из серий двигателей Orpheus и Olympus . Работу курировал технический директор Стэнли Хукер . Одной из концепций, которая выглядела многообещающе, был BE52, в котором первоначально использовался Orpheus 3 в качестве ядра двигателя и, на отдельном коаксиальном валу, первые две ступени компрессора Olympus 21 LP, который действовал как вентилятор, подавая сжатый воздух на две тяги. векторные форсунки в передней части двигателя. На этом этапе проектирования выхлопные газы турбины НД выбрасывались через обычное заднее сопло. Для вентилятора и основного компрессора были отдельные воздухозаборники, поскольку вентилятор не нагнетал основной компрессор.
Хотя BE.52 представлял собой автономную силовую установку и был легче концепции Вибо, BE.52 все же оставался 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; тем самым упрощая впускной воздуховод. Ступени Olympus теперь усиливали наддув ядра Orpheus, улучшая общую степень сжатия, [6] создавая то, что сейчас считается традиционной конфигурацией турбовентиляторного двигателя.
В течение года Бристоль разрабатывал двигатель изолированно, практически не получая отзывов от различных производителей планеров, предоставивших данные. Однако в мае 1957 года команда получила письмо поддержки от Сиднея Камма 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 доработать конструкцию двигателя.
Белая книга Министерства обороны 1957 года , в которой основное внимание уделялось ракетам, а не самолетам с экипажем, которые были объявлены «устаревшими», не была хорошей новостью, поскольку она исключала любую будущую государственную финансовую поддержку разработки еще не существующих боевых самолетов с экипажем. Это препятствовало какой-либо официальной финансовой поддержке двигателя или самолета со стороны Министерства обороны . [7] К счастью, разработка двигателя получила финансовую поддержку на сумму 75% от Программы взаимного развития оружия. Вердон Смит из Bristol Siddeley Engines Limited (BSEL), которой к тому времени стала компания Bristol Engines в результате слияния с Armstrong Siddeley , быстро согласился оплатить остаток. [7]
Первый прототип двигателя (один из двух построенных BE53/2) работал 2 сентября 1959 года, имел двухступенчатый вентилятор и использовал сердечник Orpheus 6. Хотя вентилятор был нависающим, входные направляющие лопатки все же были включены. Золотник ВД состоял из семиступенчатого компрессора, приводимого в движение одноступенчатой турбиной. Двухступенчатая турбина низкого давления приводила в движение вентилятор. На выходе из вентилятора камеры сгорания не было, но были установлены 4 сопла управления вектором тяги.
Дальнейшая разработка двигателя продолжалась в тандеме с самолетом Hawker P.1127 . Самолет впервые поднялся в воздух (привязное зависание) 21 октября 1960 года с двигателем BE53/3 (Pegasus 2). Свободное висение было достигнуто 19 ноября того же года. Переход к крыльевому полету произошел в 1961 году. Более поздние версии P.1127 оснащались Pegasus 3 и, в конечном итоге, Pegasus 5.
Pegasus 5 также использовался в Kestrel , усовершенствованной версии P.1127, девять из которых были построены для трехсторонней оценки. Впоследствии «Кестрел» был преобразован в боевой самолет «Харриер». К моменту постройки Pegasus 5/2 и вентилятор, и компрессор ВД были ненулевыми , а к турбине ВД была добавлена вторая ступень.
Летные испытания и разработка двигателей не получили государственного финансирования; Финансирование самолета полностью поступило от Hawker.
Тяги первых двигателей едва хватало, чтобы поднять самолет от земли из-за проблем с ростом веса. Первоначально летные испытания проводились с привязанным самолетом, причем первое свободное висение было достигнуто 19 ноября 1960 года. Первый переход от статического висения к обычному полету был осуществлен 8 сентября 1961 года. Первоначально опасались, что самолет будет испытывать трудности с переходом между уровнями полета. и вертикального полета, но в ходе испытаний выяснилось, что он чрезвычайно прост. Испытания показали, что из-за экстремального соотношения мощности к весу потребовалось всего несколько градусов поворота сопла, чтобы самолет двинулся вперед достаточно быстро, чтобы создать подъемную силу от крыла, и что даже под углом 15 градусов самолет разгонялся очень сильно. хорошо. Пилоту просто приходилось медленно перемещать рукоятку управления соплом вперед. Во время перехода из горизонтального положения обратно в вертикальное пилот просто снижал скорость примерно до 200 узлов и поворачивал сопла вниз, позволяя тяге двигателя взять на себя управление, когда самолет замедлялся, а крылья переставали создавать подъемную силу. [8]
Королевские ВВС не особо поддержали идею вертикального взлета и посадки и описали весь проект как игрушку и удовольствие публике . Первый прототип P1127 совершил очень тяжелую посадку на Парижском авиасалоне в 1963 году.
Серийное производство, а также усовершенствование конструкции и разработки Pegasus для обеспечения все более высокой тяги продолжались для двигателей Bristol после 1966 года, когда компанию купила компания Rolls-Royce Ltd. Сопутствующая конструкция двигателя, Bristol Siddeley BS100 мощностью 39 500 фунтов силы (с прогревом ) для сверхзвукового истребителя вертикального взлета и посадки ( Hawker Siddeley P.1154 ), не была запущена в производство, поскольку проект самолета был отменен в 1965 году.
Невекторная тяга в 26 000 фунтов от «Пегаса», работающего на жидком водороде , RB.420, была разработана и предложена в 1970 году в ответ на требование НАСА о двигателе для привода проектируемого космического корабля «Шаттл» во время его обратного полета через атмосферу. В этом случае НАСА выбрало конструкцию шаттла с планирующим возвратом без двигателя. [9]
_launches_from_the_flight_deck_of_amphibious_assault_ship_USS_Bataan_(LHD_5).jpg/1280px-thumbnail.jpg)
ТРДД Pegasus с векторной тягой представляет собой двухвальную конструкцию с тремя ступенями компрессора низкого давления (НД) и восемью ступенями высокого давления (ВД), приводимыми в движение двумя ступенями турбины НД и двумя ступенями ВД соответственно. Это первый турбовентиляторный двигатель, вентилятор которого расположен перед передним подшипником вала низкого давления. Это устранило необходимость в опорных стойках перед вентилятором и связанную с ними опасность обледенения. Необычно то, что золотники 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 самолета. Лезвия LP и HP изготовлены из титана. Вентилятор имеет трансзвуковую конструкцию, скорость воздушного потока составляет 432 фунта/с. [7] В двигателе используется простая система управления вектором тяги , в которой используются четыре поворотных сопла, обеспечивающие тягу Harrier как для подъемной силы, так и для движения вперед, что позволяет осуществлять полет в режиме STOVL .
Система сгорания — кольцевая камера сгорания с испарительными горелками низкого давления АСМ . [7]
Запуск двигателя осуществлялся верхним комплектным комбинированным газотурбинным стартером/ ВСУ . [7]
Передние форсунки изготовлены из стали и питаются воздухом от компрессора низкого давления, а задние форсунки изготовлены из Nimonic с горячей (650 °C) струей выхлопа. [7] Распределение воздушного потока составляет примерно 60/40 спереди/сзади. [10] Форсунки вращаются с помощью мотоциклетных цепей, приводимых в движение пневматическими двигателями, питаемыми воздухом от компрессора ВД. Форсунки вращаются в диапазоне 98,5 градусов. [7]
Двигатель установлен в центре «Харриера», в результате чего для замены силовой установки пришлось снимать крыло, после установки фюзеляжа на эстакады. Замена заняла минимум восемь часов, хотя с использованием соответствующих инструментов и подъемного оборудования это можно было сделать менее чем за четыре. [11] [12]
Максимальная взлетная тяга двигателя Pegasus ограничена, особенно при более высоких температурах окружающей среды, температурой лопаток турбины. Поскольку эту температуру невозможно надежно измерить, эксплуатационные пределы определяются температурой струйной трубы. Чтобы увеличить скорость двигателя и, следовательно, тягу при взлете, в камеру сгорания и турбину распыляется вода, чтобы поддерживать температуру лопастей на приемлемом уровне.
Вода для системы впрыска содержится в баке, расположенном между раздвоенным участком заднего (горячего) выпускного тракта. Резервуар содержит до 500 фунтов (227 кг, 50 британских галлонов ) дистиллированной воды. Скорость потока воды для необходимого снижения температуры турбины составляет примерно 35 галлонов в минуту (британских галлонов в минуту) при максимальной продолжительности примерно 90 секунд. Количество перевозимой воды достаточно и соответствует конкретной эксплуатационной роли самолета.
Выбор мощности двигателя с впрыском воды (Lift Wet/Short Lift Wet) приводит к увеличению предельных значений частоты вращения двигателя и температуры струйной трубы за пределы соответствующих сухих (без впрыска) характеристик (Lift Dry/Short Lift Dry). При исчерпании доступного запаса воды в резервуаре пределы сбрасываются на «сухой» уровень. Сигнальная лампа в кабине заранее предупреждает пилота об истощении воды.
Двигатели Pegasus выставлены на всеобщее обозрение в следующих музеях:
Данные из [16]
Связанные разработки
Сопоставимые двигатели
Связанные списки
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )