Кіріспе
1929 жылғы британдық авиациялық қозғалтқыш Rolls Royce R - Rolls Royce Limited компаниясы арнайы әуе жарыстары үшін жобалаған және жасаған британдық авиациялық қозғалтқыш. 1929 және 1931 жылдар аралығында он тоғыз R қозғалтқышы құрастырылды. Rolls Royce Buzzard-тан жасалған, оның қуаты 37 литрлік (2,240 куб. дюйм), суперкомпрессорлы V 12 2800 ат күші (2,090 кВт) өндіретін және салмағы 1640 фунт (770 кг) болатын. Интенсивті зауыттық сынақтар механикалық ақауларды анықтады, олар компоненттерді қайта жобалау арқылы түзетілді, бұл сенімділікті айтарлықтай жақсартты. R 1929 және 1931 жылдары Англияда өткен Шнайдер Трофи су ұшағы жарыстарында үлкен жетістікпен пайдаланылды. 1931 жылғы жарыстан кейін көп ұзамай арнайы отын қоспасын пайдаланатын R қозғалтқышы жеңімпаз Supermarine S.6B ұшағын сағатына 640 км жылдамдықты жаңа әуе жылдамдығы рекордына жеткізді. 1930 жылдары жалғасып, жаңа және пайдаланылған R қозғалтқыштары әр түрлі жер және су жылдамдығы рекордтарын Сэр Генри Сегрев, Сэр Малколм Кэмпбелл және оның ұлы Дональд сияқты жарыс тұлғалары үшін қолданылды, соңғы рекорд 1939 жылы орнатылды. 1951 жылы Дональд Кэмпбеллдің R-мен жұмыс істейтін су жылдамдығы бойынша рекорд орнатуы сәтсіз болды. Роллс-Ройс пен Супермариннің R қозғалтқышынан алған тәжірибесі Роллс-Ройс Мерлин қозғалтқышы мен Спитфайрдың кейінгі дамуында баға жетпес болды. 1933 жылы "Гриффон" деп аталатын R-ға теңестірілген қозғалтқыш сынақтан өтті, бірақ ол 1939 жылғы Rolls Royce Griffon-мен тікелей байланысты емес, дәл "R" дизайны сияқты дәл соқпақ / соққы және нәтижесінде орын ауыстыру сандары. 2014 жылдан бастап британдық мұражайларда R қозғалтқышының үш үлгісі көпшілік назарына ұсынылды.
The Rolls Royce R is a British aero engine that was designed and built specifically for air racing purposes by Rolls Royce Limited. Nineteen R engines were assembled in a limited production run between 1929 and 1931. Developed from the Rolls Royce Buzzard, it was a 37 litre (2,240 cu in) capacity, supercharged V 12 capable of producing just under 2,800 horsepower (2,090 kW), and weighed 1,640 pounds (770 kg). Intensive factory testing revealed mechanical failures which were remedied by redesigning the components, greatly improving reliability. The R was used with great success in the Schneider Trophy seaplane competitions held in England in 1929 and 1931. Shortly after the 1931 competition, an R engine using a special fuel blend powered the winning Supermarine S.6B aircraft to a new airspeed record of over 400 miles per hour (640 km/h). Continuing through the 1930s, both new and used R engines were used to achieve various land and water speed records by such racing personalities as Sir Henry Segrave, Sir Malcolm Campbell and his son Donald, the last record being set in 1939. A final R powered water speed record attempt by Donald Campbell in 1951 was unsuccessful. The experience gained by Rolls Royce and Supermarine designers from the R engine was invaluable in the subsequent development of the Rolls Royce Merlin engine and the Spitfire. A de rated R engine, known as the Griffon, was tested in 1933, but it was not directly related to the production Rolls Royce Griffon of 1939, of the same exact bore/stroke and resultant displacement figures as the "R" design. Three examples of the R engine are on public display in British museums as of 2014.
Шығу тегі
Rolls Royce компаниясы 1927 жылы Supermarine S.5 Schneider Trophy жеңімпазында қолданылған Napier Lion қозғалтқышының дамуының шыңына жеткенін және келесі жарыста Британияның бәсекеге қабілетті болуы үшін жаңа, қуатты қозғалтқыш дизайны қажет екенін түсінді. "Рейсинг Х" қозғалтқышының алғашқы конфигурациялық сызбасы, Buzzard-қа негізделген, 1928 жылы 3 шілдеде Supermarine компаниясының R. J. Mitchell-ке жіберілді, бұл Митчеллге жаңа S.6 Шнайдер Трофи су ұшағының дизайнын бастауға мүмкіндік берді. Көп ұзамай қозғалтқыштың атауы "Жүгіру" деген R болып өзгертілді. Британ үкіметінің жобаны жүзеге асыру туралы ресми келісімшарты 1929 жылдың ақпан айына дейін берілмеді, бұл Rolls Royce компаниясына сол жылы жоспарланған Шнайдер Трофи жарысына дейін қозғалтқышты әзірлеуге алты ай қалдырды.
Сипаттама
R физикалық жағынан үлкен қозғалтқыш болды, оны Эрнест Хивс бастаған команда жасады, оның ішінде Сирил Лавзи, Артур Роулледж және Генри Ройс. R Buzzard-тың ұңғымасының, соққысының және сыйымдылығының бөлігін бөлісті және бірдей 60 градус V 12 орналасуын қолданды. Жаңа бір сатылы, екі жақты суперкомпрессорлы диірмен, қайта қаралған цилиндрлер мен күшейтілген жалғау тағандары жасалды. Нұсқырлы линер цилиндр блоктары, картер және винтті азайту тетігінің құймалары "R. R 50" алюминий қорытпасынан жасалған; R-ді мүмкіндігінше компактты ету үшін Buzzard-пен салыстырғанда бірнеше дизайндық өзгерістер жасалды: винтті азайту тетігінің корпусы қайта құрылды, және кремдік бұрыштың және шайқалатын қақпақтар ұшақтың мұрнының пішініне сәйкес өзгертілді, ауа сору қозғалтқыштың бетінде орналастырылды (бұл да спрейдің кіруіне жол бермеуге көмектесті), ал қозғалтқыштың астында қосалқы элементтер фюзеляж тереңдігін азайту үшін сәл көтерілді. Қозғалтқыштың ұзындығы цилиндр жақтарының алдыңғы және артқы жақтарының ауытқуы арқылы азайтылды, бұл қарама-қарсы цилиндрлердің жалғау тағандары "үлкен ұштық" деп аталатын қысқа колентаның арқалық журналын бөлісуі керек дегенді білдірді. Бұл бастапқыда бір жалғаушы таяқты екіншісінің ішіне төменгі шетке пышақ пен бұрандамен орнату арқылы қол жеткізілді; алайда 1931 жылы сынақ кезінде жалғаушы таяқтардың жарылуы анықталғаннан кейін, таяқ дизайны буыны бар типке ауыстырылды. Кейінгі R өндірісіндегі қозғалтқыштарда салқындатуды жақсарту үшін натриймен толтырылған шығыс клапандары болды, ал қосымша модификацияларға төменгі коленканың қайта жобаланған құймасы және поршеньнің астыңғы шынайы сақинасының астына май сырғанағы кірді; Мерлин қозғалтқышына енгізілген шара. 1931 жылы мамыр айында теңгерімді коленташақ орнатылды, ал сол жылға дайындалған "спринт" қозғалтқыштарының қысым арақатынасы 6:1-ден 7:1-ға дейін көтерілді.
To make the R as compact as possible, several design modifications were made in comparison to the Buzzard: the propeller reduction gear housing was reshaped, and the camshaft and rocker covers were modified to fair into the shape of the aircraft's nose, the air intake was positioned in the vee of the engine (which also helped to avoid the ingress of spray), and beneath the engine the auxiliaries were raised a little to reduce the depth of the fuselage. The engine's length was minimised by not staggering its cylinder banks fore and aft, which meant that the connecting rods from opposing cylinders had to share a short crankshaft bearing journal known as the "big end". This was initially achieved by fitting one connecting rod inside the other at the lower end in a blade and fork arrangement; however, after cracking of the connecting rods was found during testing in 1931, the rod design was changed to an articulated type. Later production R engines featured sodium filled exhaust valve stems for improved cooling, while additional modifications included a redesigned lower crankcase casting and the introduction of an oil scraper ring below the piston gudgeon pin; a measure that was carried over to the Merlin engine. A balanced crankshaft was introduced in May 1931, and the compression ratio on the "sprint" engines prepared for that year was raised from 6:1 to 7:1.
Салқындату
Бұл үлкен қозғалтқышты салқындату, аэродинамикалық соғуды азайту Rolls Royce және Supermarine жобалау топтарына жаңа қиындықтар туғызды. Бал арасы типті радиаторларды пайдаланумен дәстүрлі салқындату әдістері ұшу кезінде жоғары соғуды тудырады; Соған байланысты S.6 қанаттары мен жүзушілердің беткі терілерін жылу алмастырғыштар ретінде пайдалану туралы шешім қабылданды, ол арқылы салқындатқыш ағып өтуі мүмкін қос терілі құрылымды қолданады. Денис-Картердің машинасы осыған ұқсас тәсілмен қозғалтқыш майын суытты. S.6 сол кезде "ұшақ радиаторы" деп сипатталды және бұл салқындатқыш жүйесі ұшу кезінде 1000 ат күші (745 кВт) жылуды таратады деп есептелді. Алайда, бұл жүйе қолданылған кезде де жарыста қозғалтқыштың қызуы жоғарылауы байқалды, бұл пилоттарға қауіпсіз жұмыс температурасын сақтау үшін газды төмендетуді талап етті. Бұл жерде ондай айқын емес салқындату шарасы - қасақана бай отын қоспасын қолдану, бұл жиі қозғалтқыш түтінінің түтінінен шығатын қара түтін туралы хабарлар. Бұл қозғалтқыштың кейбір күшін ұрласа да, сенімділігін арттырып, цилиндрлерде жарылу мүмкіндігін азайтты. Салыстырмалы түрде, бұрынғы Rolls Royce Kestrel дизайнының ең жоғары күшейткіші +6 фунт (0,4 бар) болды, бұл көрсеткіш 1934 жылға дейін қол жеткізілген жоқ. Жоғары қысым бастапқыда шамдардың сынақтан өтпеуіне себеп болды, ал ақырында Лодж типті X170 плагин таңдалды, өйткені ол өте сенімді болып шықты. Арнайы отынның дамуы отын мен қозғалтқыштарды әзірлеуге маманданған инженер "Род" Банкстың жұмысына байланысты болды. Ертедегі сынақ кезінде таза бензолды қолданғаннан кейін, 11% авиациялық бензин мен 89% бензол қоспасы және 5 текше сантиметр (см3) тетраэтил қорғасын Император галонына (4,5 л) сыналды. Бұл отын қоспасы 1929 жылы Шнайдер Трофи жарысында жеңіске жетті және 1931 жылдың маусымына дейін қолданыла берді. Бұл қоспаға 10% метанолды қосу 20 л.с. (15 кВт) көбейтуді қамтамасыз еткенін анықтады, сонымен қатар отынның салмағы төмендеудің қосымша артықшылығы болды. 1931 жылы әуе жылдамдығы бойынша рекорд орнату үшін аралық атуды болдырмау үшін ацетон қосылды; осы соңғы қоспаның құрамы 30% бензол, 60% метанол және 10% ацетон, сонымен қатар галлонға 4,2 см тетраэтил қорғасын. Қозғалтқыш одан әрі сынақтан өткізілді және 3,400 айналымда 2,783 ат күші (2,075 кВт) және +21 фунт (1,45 бар) күшейтеді, бірақ бұл мүмкіндік S.6B-дің ұшақ корпусының қуатына төтеп бере алмайтынына байланысты және ұшақтың жоғары тұтынуды қамтамасыз ету үшін қажетті қосымша отынды көтеруге қабілетсіздігіне байланысты қолданылмады.
Жер бетіндегі сынақтар
R1 қозғалтқышының алғашқы сынағы 1929 жылы 7 сәуірде Rolls Royce-дің Дерби зауытында өтті, ал R7 келесі күні жұмыс істеді. R-дің жердегі сынақтары үш Kestrel қозғалтқышын пайдалануды қамтиды: біреуі қарсы желді немесе ауа жылдамдығын симуляциялау үшін, біреуі сынақ аймағын желдету үшін, ал екіншісі коробканы салқындату үшін. Суперкомпрессорлар басқа Kestrel қозғалтқышымен басқарылатын жеке қондырғыда сыналуы мүмкін. Сегіз адамнан "бас тестілеуші" басқаратын сынақ ұяшығын жүргізу талап етілді, оның міндеттері сандарды тіркеу және басқа операторларды басқару болды. Осылардың бірі Виктор Хэлливелл болды, ол кейін су жылдамдығы бойынша рекорд орнатушы Мисс Англия II-де өмірден өтті. Сынақ камерасындағы жағдай әсіресе жағымсыз болды; құлақты мақтамен жабатын болса да, екі күнге дейін созылатын құлаққаптар мен құлаққаптар сынақ қызметкерлерінде болды. Жарыс алдындағы сынақтар кезінде қозғалтқыштың 24 тұтастырғышының екеуінде металл бөлшектері табылды, бұл қозғалтқышты қайта жасауды немесе ауыстыруды талап ететін поршеньнің ақауын көрсетеді. Жарыс ережелері қозғалтқышты ауыстыруға рұқсат бермеді, бірақ Эрнест Хивстің көрегендігіне байланысты R-мен таныс бірнеше Rolls Royce инженерлері мен механиктері Саутгемптонға сынақтарға куәлік ету үшін келді. Олардың көмегімен бір цилиндрлік банк алынып тасталды, зақымдалған поршень ауыстырылды және цилиндр жаңартылды. Бұл жұмыс бір түн ішінде аяқталып, команданың жарыста жалғасуына мүмкіндік берді. Қозғалтқыш қысылған ауа мен қолмен бұралған магнит қосындысымен іске қосылды; алайда жарыстан бұрын Калшотта жүргізілген сынақтар кезінде ауаның ылғалы мен отынның сумен ластануынан қозғалтқышқа кедергілер туындады. Жарысқа арналған ұшақтарға таза отын құю үшін күрделі сынақ процедурасы жасалды, өйткені 0,3% -дан астам су құрамында ол жарамсыз болды. Күткендей, кішігірім қозғалтқыш ақаулары әлі де кездесті, және осыған қарсы қозғалтқыштар мен бөлшектер Дерби мен Калшот арасында бейімделген Rolls Royce Phantom I автокөлігін пайдалана отырып, жоғары жылдамдықпен тасымалданады. Көбінесе түнгі уақытта жүретін бұл көлік "Түнгі фантом" деп аталды.
Ground testing of the R involved the use of three Kestrel engines: one to simulate a headwind or airspeed, one to provide ventilation of the test area, and another to cool the crankcase. Superchargers could be tested on a separate rig that was driven by another Kestrel engine. Eight men were required to run a test cell, led by the "Chief Tester" who had the tasks of logging the figures and directing the other operators. One of these chief testers was Victor Halliwell who later lost his life whilst on board the water speed record contender Miss England II. The conditions in the test cell were particularly unpleasant; deafness and tinnitus lasting up to two days were experienced by test personnel even after plugging their ears with cotton wool. During pre race scrutineering tests, metal particles were found on two of the engine's 24 spark plugs indicating a piston failure which would require an engine re build or replacement. The competition rules did not allow an engine change, but due to the foresight of Ernest Hives, several Rolls Royce engineers and mechanics that were familiar with the R had travelled down to Southampton to witness the trials, and with their assistance one cylinder bank was removed, the damaged piston replaced and the cylinder refurbished. This work was completed overnight and allowed the team to continue in the competition. Engine starting was achieved by a combination of compressed air and a hand turned magneto; however, starting problems were encountered during pre race testing at Calshot due to moisture in the air and water contamination of the fuel. A complicated test procedure was devised to ensure clean fuel for competition flights since more than 0.3% water content made it unusable. As expected, minor engine failures continued to be experienced, and to counter this engines and parts were transported at high speed between Derby and Calshot using an adapted Rolls Royce Phantom I motor car. Travelling mostly after dark, this vehicle became known as the Phantom of The Night.
Грифон мен Мерлинмен қарым-қатынасы
Артур Руббраның естеліктеріне сәйкес, R қозғалтқышының сол кездегі Griffon атауымен белгілі, төмендетiлген нұсқасы 1933 жылы сынақтан өтті. Бұл қозғалтқыш R11 болды, бірақ ол 1939 жылдың қарашасында алғаш рет Эксперименталды бөлімде жұмыс істеген мүлдем жаңа дизайн болды. Бұл бір қозғалтқыш ешқашан ұшпаған болса да, Griffon II өндіріс нұсқасы 1941 жылы Fairey Firefly-ге орнатылған. R және Griffon арасындағы маңызды айырмашылық - бұл жалпы ұзындығын қысқарту үшін кремді бұранда мен суперкомпрессордың қозғалтқыштарының қозғалтқыштың алдыңғы жағына орналасуы. Ұзындығын азайтудың тағы бір шарасы - бір магнитті қолдану (R-де екі магнит бар, артқы жағына орнатылған), бұл да қозғалтқыштың алдыңғы жағына ауыстырылды. R қозғалтқышы бойынша одан әрі даму жұмыстары Ұлттық архивтің AVIA 13/122 файлында талқыланды, онда 1932 жылдың қазан мен қарашасында Корольдік әуе кемелері құрылтайшысының төрт қозғалтқышты жоюға арналған ұсынысы бар. Бұл құжатта сынақ үшін бес қозғалтқыш бар екені айтылған, бестісі жоғары айналымда стандартты сынақ үшін пайдаланылады. Spitfire-мен тікелей байланысты болмаса да, Supermarine инженерлері S.5 және S.6 ұшақтарымен жоғары жылдамдықты ұшудың құнды тәжірибесін жинады, олардың келесі жобасы Rolls Royce Goshawk-пен жұмыс істейтін Supermarine Type 224 ұшағының прототипі болды. R қозғалтқышында қолданылатын технологиялық жетістіктер, мысалы, натриймен салқындатылған клапандар мен жоғары қысыммен жұмыс істей алатын шамдардың тұтқалары Rolls Royce Merlin дизайнына енгізілген. Автор Стив Холтер Роллс-Ройс R дизайнын мына сөздермен түйіндейді:
Шнайдер Трофиін пайдалану
Шнайдер трофеі - 1913 жылы алғаш рет өткізілген су ұшақтары үшін жыл сайынғы сыйлық конкурсы. 1926 жылғы жарыста командалардың барлығы өздерінің қарулы күштерінен ұшқыштар қатысқан алғашқы болды, Әуе министрлігі Корольдік әуе күшінен алынған Ұлыбританияның "Жоғары жылдамдықты ұшу" командасын қаржыландырады. Кейде The Flight деп аталатын команда Феликсстоудағы теңіз ұшақ эксперименттік мекемесінде құрылды. 1927 жылы жарысқа дайындық барысында Supermarine компаниясының Митчелл жобалаған Napier Lion Supermarine S.5 ұшақтары бірінші және екінші орынға ие болды. 1927 жылы соңғы жыл сайынғы жарыс болды, содан кейін жарыстар арасында көбірек уақыт бөлу үшін екі жыл сайынғы кестеге көшті. 1929 жылы Ұлыбритания мен Италия арасындағы Коуста өткен жарыста Ричард Вагхорн Supermarine S.6 ұшағын жаңа Rolls Royce R қозғалтқышымен ұшып, Ұлыбритания үшін Шнайдер Трофиін орташа жылдамдығымен сақтады. Сондай-ақ, 50 км және 100 км (31 миль және 62 миль) жылдамдық бойынша әлемдік рекордтар орнатты. Кейіннен Ричард Атчерли трассаны айналып өткенде жоғары жылдамдықты тіркегенде рекордтар сындырылды. Италия командасы Fiat AS.3 V 12 қуатымен Macchi M.52 ұшағын пайдалана отырып, екінші және төртінші орынға ие болды. AS.5 қозғалтқышымен жұмыс істейтін тағы бір жарыс гидроұшағы, Fiat C.29 байқауға қатысқан, бірақ қатыспаған. R қозғалтқышымен салыстырмалырақ Fiat AS.6 қозғалтқышы болды, ол 1931 жылғы байқауға арналған; техникалық проблемалардан зардап шеккен қосарланған, қос AS.5 болды. Род Бэнкстің көмегімен AS.6 Macchi M. C.72 ұшағын 1934 жылы поршеньді суаттар үшін жаңа жылдамдық рекордына жеткізді. Бұл рекорд 2009 жылы әлі күнге дейін сақталған. 1931 жылы британ үкіметі қаржылық қолдауды тоқтатты, бірақ Люси, леди Хьюстонның 100 000 фунт стерлингтің жеке қайырмасы 13 қыркүйекте R қуатымен жұмыс істейтін Supermarine S.6B-ді қолданып, супермаринге бәсекеге түсуге мүмкіндік берді. Алайда, итальяндық және француздық қатысушылар өздерінің ұшақтары мен экипаждарын жарысқа уақытында дайындамады, ал қалған британдық команда жылдамдығы бойынша жаңа әлемдік рекорд орнатты. Түпнұсқалық Трофи Лондонның Ғылым мұражайында оны бекіткен S.6B, сондай-ақ осы ұшақты келесі әуе жылдамдығы бойынша рекордтық ұшуға қосқан R қозғалтқышымен бірге көрініс тапқан.
Әлемдік жылдамдық рекордын пайдалану
1929 және 1931 жылдардағы Шнайдер Трофи байқауларынан кейін жаңа әуе жылдамдығы рекордтары орнатылды, екеуі де R қозғалтқышын пайдалану арқылы қол жеткізілді. Екінші дүниежүзілік соғысқа дейінгі 20 жыл ішінде жер бетіндегі жылдамдық рекордын бұзуға деген ұмтылыс қызу айтылды, әсіресе 1930 жылдардың басында. Аэро қозғалтқыштар жиі дөңгелекті көліктерді жоғары жылдамдыққа жеткізу үшін пайдаланылды, олар салмақ қатынасының жоғары болуымен таңдалды: Либерти қозғалтқышы, Нейпир Лайон және Sunbeam Matabele 1920 жылдары қолданылатын қозғалтқыш түрлері болды. Rolls Royce R сол кездегі жоғары қуатты аэромотор дизайнының соңғы жетістігі болды және оны бірнеше жер жылдамдығы бойынша рекорд орнатуға тырысатын машиналар таңдады; қозғалтқыш су жылдамдығы бойынша рекорд орнатуға тырысатын моторлы қайықтар үшін де таңдалды. Бір көлік пен екі қайық екі R қозғалтқышының қос қуатын сәтті пайдаланды.
Әуе жылдамдығы туралы жазба
Supermarine S.6 1929 жылы Шнайдер Трофи байқауынан кейін бірден эскадронның басшысы Огастус Орлебар, жоғары жылдамдықты ұшудың командалық офицері, Supermarine S.6, N247 пайдалану арқылы 355,8 миль / сағ (572,6 км / сағ) жылдамдықты жаңа әуе рекордын орнатты. Супермарин S.6B 1931 жылдың 29 қыркүйегінде, британдық команданың Шнайдер Кубогын толықтай иеленгенінен екі апта өткен соң, ұшу лейтенанты Джордж Стайнфорт Rolls Royce R қуатымен Supermarine S.6B, сериялық S1595 ұшағында әлемдегі әуе жылдамдығы рекордын бұзды, ол орташа жылдамдығы 407.5 миль (655.67 км / сағ) жетті. Ол сондай-ақ сынақ үшін бірдей бауырлас ұшақты, S1596 пайдалануды көздеген, бірақ 16 қыркүйекте Штейнфорт оны пропеллер сынап жатқанда бұрғылады.
Immediately after the 1929 Schneider Trophy contest Squadron Leader Augustus Orlebar, commanding officer of the High Speed Flight, set a new airspeed record of 355.8 mph (572.6 km/h) using Supermarine S.6, N247. Supermarine S.6B
On 29 September 1931, barely two weeks after the British team had secured the Schneider Trophy outright, Flight Lieutenant George Stainforth broke the world airspeed record in a Rolls Royce R powered Supermarine S.6B, serial S1595, reaching an average speed of 407.5 mph (655.67 km/h). It had been intended to also use the identical sister aircraft, S1596, for the attempt but Stainforth had capsized it on 16 September whilst testing a propeller.