Rolls-Royce Griffon

Rolls Royce Griffon.jpg
Griffon
konserverad Rolls-Royce Griffon med utskurna sektioner.
Typ Vätskekyld V-12 fyrtakts kolv aeromotor
Tillverkare Rolls Royce
Första omgången november 1939
Stora applikationer

Avro Shackleton Fairey Firefly Supermarine Spitfire
Antal byggt 8,108

Rolls -Royce Griffon är en brittisk 37- liters (2 240 cu in ) kapacitet , 60-graders V-12 , vätskekyld flygmotor designad och byggd av Rolls-Royce Limited . I enlighet med företagets konvention, döptes Griffon efter en rovfågel , i det här fallet griffongamen .

Designarbetet på Griffon startade 1938 på begäran av Fleet Air Arm , för användning i nya flygplansdesigner som Fairey Firefly . 1939 beslutades också att motorn skulle kunna anpassas för användning i Spitfire . Utvecklingen stoppades tillfälligt för att koncentrera ansträngningarna på den mindre Merlin och den 24-cylindriga gamen ; motorn kom inte i produktion förrän i början av 1940-talet.

Griffon var den sista i raden av V-12 flygmotorer som tillverkades av Rolls-Royce och produktionen upphörde 1955. Griffon-motorer är kvar i Royal Air Force- tjänst idag med Battle of Britain Memorial Flight och driver den sista återstående luftvärdiga Avro Shackleton .

Design och utveckling

Ursprung

Den första Griffon-drivna Spitfire IV, DP845

Enligt Arthur Rubbras memoarer testades en deklasserad version av " R "-motorn, känd under namnet Griffon vid den tiden, 1933. Denna motor, R11 , som aldrig flögs, användes för "Moderately Supercharged" Buzzard-utveckling" (som inte fortsatte med förrän långt senare), och hade inget direkt samband med den volymproducerade Griffon på 1940-talet.

1938 närmade Fleet Air Arm Rolls-Royce och frågade om en större version av Merlin kunde designas. Kraven var att den nya motorn skulle ha bra effekt på låg höjd och att den skulle vara pålitlig och lätt att serva. Arbetet med designen av motorn började strax därefter. Designprocessen var relativt smidig jämfört med Merlin, och den första av tre prototyper av Griffon Is kördes först i experimentavdelningen den 30 november 1939.

Även om Griffon designades för sjöflygplan, den 8 november 1939 föreslog NE Rowe från Air Ministry att Griffon skulle monteras i en Spitfire . Tre veckor senare gavs Supermarine tillstånd att undersöka möjligheterna att anpassa Griffon till Spitfire; som svar utfärdade Supermarine 'Specification 466' den 4 december. Detta beslut ledde till en förändring i dispositionen av motortillbehören för att minska motorns frontyta så mycket som möjligt. Som ett resultat var frontytan på den kala Griffon-motorn 7,9 kvadratfot (0,73 m 2 ) jämfört med 7,5 kvadratfot (0,70 m 2 ) av Merlin, trots Griffons mycket större kapacitet. Denna omgjorda motor kördes först den 26 juni 1940 och började tillverkas som Griffon II.

I början av 1940, med det förväntade slaget om Storbritannien i antågande, på order av Lord Beaverbrook , minister för flygplansproduktion, hade arbetet med den nya motorn stoppats tillfälligt för att koncentrera sig på den mindre 27 L ( 1 650 cu in ) Merlin som redan hade överträffat produktionen som uppnåddes med den tidiga Griffon.

Design

En Griffon installerad på WH632 , en luftvärdig Fairey Firefly på Canadian Warplane Heritage Museum ( 2014)

Jämfört med tidigare Rolls-Royce-designer hade Griffon-motorn flera förbättringar, vilket innebar att den fysiskt bara var något större än Merlin, trots sin 36 % större kapacitet på 37 liter (2 240 cu in ) .

En betydande skillnad var inkorporeringen av kamaxeln och magnetodreven i propellerreduktionsväxlarna på framsidan av motorn, snarare än att använda ett separat system av kugghjul som drivs från den bakre änden av vevaxeln ; detta gjorde att motorns totala längd kunde minskas och att drivlinan blev mer pålitlig och effektiv. Drivningen för kompressorn togs också från framsidan av motorn, vilket hade krävt en lång axel för att köra till sin plats bak på motorn.

Merlin-motorns vevaxelsmörjning skedde via ett galleri som skars in i motorblocket för att mata varje huvudlager och sedan på ett sekundärt intilliggande lager med stora ända via ett galleri i själva vevaxeln. Vevtappen var andra i raden till huvudlagret i oljeflöde och tryck, med olja som måste strömma genom huvudlagret först. Griffon förbättrade detta arrangemang och var den första Rolls-Royce-produktionsflygmotorn som använde en ihålig vevaxel som medel för att smörja huvud- och storändlagren, med olja som matas från varje ände av vevaxeln som ger jämnt flöde till alla lager.

I en annan förändring från konventionen, monterades en högeffektiv BTH -tillverkad dubbelmagnet ovanpå propellerreduktionshöljet; tidigare Rolls-Royce-designer med dubbla magneter monterade på baksidan av motorn.

Griffon 61-serien introducerade en tvåstegs kompressor och andra designförändringar: tryckoljepumparna var nu inrymda internt i sumpen och ett försök gjordes för att ta bort så många externa rör som möjligt. Dessutom flyttades drivningen för kompressorn till vevaxeln på baksidan av motorn, via en kort torsionsaxel, snarare än framtill på motorn, med hjälp av en lång drivaxel som användes av tidigare Griffon-varianter.

Produktionen av flygversionen av Griffon avslutades i december 1955, medan en marinversion, Sea Griffon , fortsatte att produceras för RAF:s höghastighetsuppskjutningar.

Grundläggande komponentöversikt (Griffon 65)

Från Jane's och Flight.

Griffon, bortskuren för att visa kamaxeldrift etc., vid Battle of Britain Museum vid RAF Coningsby
Cylindrar
Tolv cylindrar bestående av högkolhaltigt stål, flytande våtfoder i två, tvådelade cylinderblock av gjuten aluminiumlegering med separata toppar och kjolar. Cylinderfoder krompläterade i hålen 2 + 1 ⁄ 2 tum från huvudet. Cylinderblock monterade med en inkluderad 60-graders vinkel på lutande övre ytor av ett tvådelat vevhus. Cylinderhuvuden försedda med inloppsventilstyrningar av gjutjärn, avgasventilstyrningar av fosforbrons och förnybara "Silchrome" ventilsäten i stållegering. Två diametralt motsatta tändstift sticker ut i varje förbränningskammare .
Kolvar
bearbetade av " RR59 " legeringssmide . Helt flytande kolvstift av härdat nickel-kromstål. Två kompressionsringar och en borrad oljekontrollring ovanför kolvstiftet och en annan borrad oljekontrollring under .
Vevstakar
H-sektion bearbetade nickelstålsmider, varje par består av en slät och en gaffelstång . Den gaffelformade stången bär ett lagerblock av nickelstål som rymmer lagerskålar av bly-bronslegering med stålstöd. Den "lilla änden" av varje spö rymmer en flytande fosforbronsbuske .
Vevaxel
i ett stycke, bearbetad av ett kvävehärdat nickel-krom molybdenstålsmide . Statiskt och dynamiskt balanserad . Sju huvudlager och sex kast. Intern oljebana, med matning från båda ändar, används för att distribuera smörjmedel till huvud- och storändlager. "Flytande" främre ändlager bestående av en invändigt tandad ring bultad till vevaxeln, ingrepp med och införlivande en halvflytande ring, invändigt splinesad till en kort kopplingsaxel . Kopplingsaxeln splines i framänden till drivhjulet på propellerreduktionsväxeln. Rotation medurs sett bakifrån.
Vevhus
Två aluminiumlegeringar sammanfogade på den horisontella mittlinjen. Den övre delen bär hjulhuset, cylinderblocken och en del av huset för luftskruvsreduktionsväxeln ; och bär vevaxelns huvudlager (delade skal av mjukt stål fodrade med bly-bronslegering). Den nedre halvan bildar ett oljetråg och bär huvudtryckoljepumpen, driftpumpen för kompressorväxling och två spolpumpar. Den rymmer också huvudkylvätskepumpen som drivs genom samma kuggväxel som oljepumparna.
Hjulhus
Aluminiumlegering gjutgods monterad på baksidan av vevhuset. Bär kompressorn; och rymmer drivenheter till kompressorn, extraväxellådans koppling, motorvarvtalsindikatorn, luftskruvens konstantvarvsenhet, intercoolerpumpen och bränslepumpen, samt olje- och kylvätskepumparna i den nedre halvan av vevhuset.
Ventildrev
Två inlopps- och två avgasventiler av "KE965" austenitiskt nickel-kromstål per cylinder. Avgasventiler har natriumkylda skaft. " Brightray " (nickel-krom) skyddande beläggning på hela förbränningsytan och sätet på avgasventilerna, och endast på sätet på inloppsventilerna. Varje ventil hålls stängd av ett par koncentriska spiralfjädrar . En enda, sju lager kamaxel, placerad centralt på toppen av varje cylinderhuvud driver 24 individuella stålvippor ; 12 svänger från en vippaxel på blockets inre inloppssida för att aktivera avgasventilerna, de andra svänger från en axel på blockets avgassida för att aktivera inloppsventilerna.

Motorkapacitet, massflöde och överladdning

Även om det är vanligt att jämföra olika kolvmotorer och deras prestandapotential genom att hänvisa till motorns slagvolym eller svepvolym, ger detta inte en korrekt avläsning av en motors kapacitet. Enligt AC Lovesey , som var ansvarig för Merlins utveckling, "Intrycket råder fortfarande att den statiska kapaciteten som kallas den svepande volymen är grunden för jämförelsen av den möjliga uteffekten för olika typer av motorer, men så är inte fallet eftersom motorns effekt enbart beror på mängden luft som den kan fås att konsumera effektivt, och i detta avseende spelar kompressorn den viktigaste rollen."

Till skillnad från Merlin designades Griffon från början för att använda en enstegs kompressor som drivs av en tvåväxlad, hydrauliskt manövrerad växellåda; de första produktionsversionerna, Griffon II-, III-, IV- och VI-serierna, designades för att ge maximal kraft på låga höjder och användes huvudsakligen av Fleet Air Arm. Griffon 60, 70 och 80-serien hade tvåstegs överladdning och uppnådde sin maximala kraft på låg till medelhöjd. Griffon 101-, 121- och 130-seriens motorer, gemensamt benämnda Griffon 3 SML , använde en tvåstegs, treväxlad kompressor, och lade till en uppsättning "Low Supercharger (LS)"-växlar till den redan befintliga Medium och Full Supercharger (MS) och FS) kugghjul. En annan modifiering var att öka diametern på båda pumphjulen, och därmed öka de nominella höjderna vid vilka maximal effekt kunde genereras i varje växel. Medan 101:an fortsatte att driva en fembladig propeller, var 121- och 130-serien konstruerade för att driva kontraroterande propellrar. 1946 monterades en Griffon 101 på Supermarine Spiteful XVI, RB518 (en omarbetad produktion Mk.XIV); detta flygplan uppnådde en maximal hastighet på 494 mph (795 km/h) med full militär utrustning.

Pilotövergång

Piloter som konverterade från Merlin till Griffon-motoriserade Spitfires upptäckte snart att, eftersom Griffon-motorns propeller roterade i motsatt riktning mot Merlin, svängde jaktplanet åt höger vid start snarare än till vänster. Denna tendens var ännu mer markerad med de kraftfullare 60- och 80-seriernas Griffon-motorer, med sina fembladiga propellrar. Som ett resultat var piloter tvungna att lära sig att tillämpa vänster (babord) trim vid start, istället för höger (styrbord) trim de var vana vid att tillämpa. Vid start fick gasen öppnas långsamt, eftersom den uttalade svängningen till höger kunde leda till "krabbning" och kraftigt däckslitage.

Vissa test Spitfire XIVs, 21s och 24s var utrustade med kontraroterande propellrar , vilket eliminerade vridmomenteffekten. Tidiga problem med den komplexa växellådan som krävdes för kontraroterande propellrar hindrade dem från att någonsin bli operativa i Spitfires, men de användes på senare flygplan, inklusive Seafire FR . Mk 46 och F och FR.47, som var utrustade med Griffon 87:or som driver kontraroterande propellrar som standardutrustning. Griffon 57 och 57A-serien, installerad i Universal Power Plant (UPP) installationer och driver kontraroterande propellrar, användes i Avro Shackleton maritima patrullflygplan.

Varianter

Griffon tillverkades i cirka 50 olika varianter, Griffon 130 var den sista i serien. Detaljer om representativa varianter listas nedan:

  • Griffon IIB
1 730 hk (1 290 kW) vid 750 fot (230 m) och 1 490 hk (1 110 kW) vid 14 000 fot (4 270 m); Enstegs tvåväxlad kompressor; impellerdiameter 10 tum (25,4 cm); utväxlingar 7,85:1, 10,68:1. Används på Firefly Mk.I och Spitfire XII .
  • Griffon VI
Ökat maximalt laddtryck, 1 850 hk (1 380 kW) vid 2 000 fot (610 m); impellerdiameter 9,75 tum (24,7 cm). Används på Seafire Mk.XV och Mk. XVII, Spitfire XII.
En Rolls-Royce Griffon 58 visades på Shuttleworth Collection (2008)
  • Griffon 57 och 57A
1 960 hk (1 460 kW); 2 345 hk (1 749 kW) med vatten-metanolinsprutning vid start: används på Avro Shackleton .
  • Griffon 61
Introducerade en tvåväxlad tvåstegs kompressor med efterkylare liknande den på Merlin 61; 2 035 hk (1 520 kW) vid 7 000 fot (2 100 m) och 1 820 hk (1 360 kW) vid 21 000 fot (6 400 m); används på Spitfire F.Mk.XIV, Mk.21 .
  • Griffon 65
Liknar Griffon 61 med olika propellerreduktionsväxel; Impellerdiametrar 1:a steget: 13,4 tum (34 cm), 2:a steget: 11,3 tum (29 cm); används på Spitfire F.Mk.XIV.
  • Griffon 72
Ökat maximalt laddtryck för att dra fördel av 150- gradigt bränsle; 2 245 hk (1 675 kW) vid 9 250 fot (2 820 m).
  • Griffon 74
Bränsleinsprutad version av Griffon 72; används på Firefly Mk.IV.
  • Griffon 83
Modifierad för att driva kontraroterande propellrar ; 2 340 hk (1 745 kW) vid 750 fot (230 m) och 2 100 hk (1 565 kW) vid 12 250 fot (3 740 m).
  • Griffon 85
2 375 hk (1 770 kW); används på Spiteful Mk.XIV .
  • Griffon 89
2 350 hk (1 755 kW); används på Spiteful Mk.XV.
  • Griffon 101
2 420 hk (1 805 kW); Tvåstegs, treväxlad kompressor med låg kompressor (LS), måttlig kompressor (MS) eller full kompressor (FS); reduktionsväxel 4,45; Rolls-Royce bränsleinsprutningssystem. Används på Spiteful Mk.XVI.
  • Griffon 130
2.420 hk (1.805 kW) vid 5.000 fot (1.524 m) i LS-växel, 2.250 hk (1.678 kW) vid 14.500 fot (4.419 m) MS och 2.050 hk (0.029 m (0.029 m) (0.0291 m); reduktionsväxel 4,44; modifierad för att driva kontraroterande propellrar; Rolls-Royce bränsleinsprutningssystem.

Ansökningar

Fairey Barracuda med Griffon-motor
Griffon-motor med kontraroterande propellrar på P 51XR Mustang N6WJ "Precious Metal" 2014 Reno Air Races

Notera:

Racing flygplan

Flera nordamerikanska Mustangs som tävlade i Unlimited Class-tävlingarna på Reno Air Races har utrustats med Griffons. Dessa inkluderar Red Baron (NL7715C), såväl som den specialbyggda P-51XR Precious Metal (N6WJ) och Mustang/Learjet-hybriden Miss Ashley II (N57LR). I samtliga fall användes Griffons med kontraroterande propellrar, tagna från Avro Shackleton patrullbombplan i dessa flygplan. RB51 Red Baron är anmärkningsvärd för att ha FAI:s kolvmotor 3-kilometer världshastighetsrekord från 1979 till 1989 (499.018 mph).

Användning utanför flygplan

Miss Budweiser Unlimited Hydroplane från 1980 dominerade racerbanan med en Rolls-Royce Griffon-motor. Det var den sista av de konkurrenskraftiga kolvmotoriserade båtarna, innan turboaxelkraftverk tog över.

I dagens traktordragning används också Griffon-motorer, enkla eller dubbla, var och en med en kapacitet på 3 500 hk (2 600 kW).

Överlevande

Avro Shackleton Mk 3 på Ysterplaat AFB i Sydafrika, serie 1722, aka Pelican 22. Tagen 27 maj 2017 vid motorstart. Flyger inte längre men anses mest flygvärdig.

Griffon-motorn fortsätter att användas i restaurerade Fireflies och senare märker Spitfires över hela världen. Royal Air Force Battle of Britain Memorial Flight är en anmärkningsvärd nuvarande operatör av Griffon.

Den enda återstående tekniskt flygvärdiga Avro Shackleton är baserad på flygvapenbasen Ysterplaat . Emellertid är åtminstone en ytterligare flygplan i körbart skick på Gatwick Aviation Museum och en annan är i driftigt, taxiande skick på Coventry Airport , avsedd att flygas inom en kort tid.

Motorer utställda

Bevarade Griffon-motorer visas för allmänheten på:

Specifikationer (Griffon 65)

Sidovy som visar kompressor- och förgasardetaljer

Data från Lumsden och The Aeroplane.

Generella egenskaper

  • Typ: 12-cylindrig överladdad vätskekyld 60° Vee flygplanskolvmotor
  • Borrning : 6 tum (152,4 mm)
  • Slag : 6,6 tum (167,6 mm)
  • Volym : 2 240 i 3 (36,7 L)
  • Längd: 2 057 mm
  • Bredd: 30,3 tum (770 mm)
  • Höjd: 1 168 mm
  • Torrvikt : 1 980 lb (900 kg)

Komponenter

Prestanda

  • Uteffekt:
  • 2 035 hk (1 520 kW) vid 7 000 fot (2 135 m MS-växel), +18 psi laddtryck vid 2 750 rpm
  • 2 220 hk (1 655 kW) vid 11 000 fot (2 135 m MS-växel), +21 psi vid 2 750 rpm med 150 oktanigt bränsle
  • 1 820 hk (1 360 kW) vid 21 000 fot (6 400 m) vid 2 750 rpm
  • Specifik effekt : 0,91 hk/tum 3 (41,4 kW/L)
  • Kompressionsförhållande : 6:1
  • Effekt-till-vikt-förhållande : 1,03 hk/lb (1,69 kW/kg)

Se även

Jämförbara motorer

Relaterade listor

Media

Griffon Mk 58

Fotnoter

Citat

Bibliografi

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Rolls-Royce_Griffon&oldid=1117749707 "