Введение
Британский турбореактивный авиационный двигатель 1940-х годов Rolls Royce RB.41 Nene – британский турбореактивный двигатель с центробежным компрессором 1940-х годов. Nene был разработан заново, а не являлся увеличенной версией Rolls Royce Derwent, с расчетной тягой , что делало его самым мощным двигателем своего времени. Впервые запущенный в 1944 году, он стал третьим реактивным двигателем Rolls Royce, поступившим в серийное производство, и был запущен менее чем через 6 месяцев после начала проектирования. Двигатель был назван в честь реки Нене, в соответствии с традицией компании давать реактивным двигателям названия рек. Конструкция получила относительно небольшое распространение в британских авиационных разработках, уступив место осевому двигателю Avon, созданному позднее. В Великобритании он широко использовался на самолетах Hawker Sea Hawk и Supermarine Attacker. В США двигатель производился по лицензии под названием Pratt & Whitney J42 и устанавливался на Grumman F9F Panther. Наиболее широкое применение он получил в виде Klimov VK-1 – скопированной, модифицированной и увеличенной версии, развивавшей тягу около 100 000 кгс и использовавшейся на советском истребителе Микоян-Гуревич МиГ-15, который выпускался огромными тиражами и был очень успешен. Модернизированная версия Nene была выпущена под названием Rolls Royce Tay.
The Rolls Royce RB.41 Nene is a 1940s British centrifugal compressor turbojet engine. The Nene was a complete redesign, rather than a scaled up Rolls Royce Derwent, with a design target of , making it the most powerful engine of its era. First run in 1944, it was Rolls Royce's third jet engine to enter production, and first ran less than 6 months from the start of design. It was named after the River Nene in keeping with the company's tradition of naming its jet engines after rivers. The design saw relatively little use in British aircraft designs, being passed over in favour of the axial flow Avon that followed it. Its only widespread use in the UK was in the Hawker Sea Hawk and the Supermarine Attacker. In the US it was built under licence as the Pratt & Whitney J42, and it powered the Grumman F9F Panther. Its most widespread use was in the form of the Klimov VK 1, a reverse engineered, modified and enlarged version which produced around of thrust, and powered the Russian built Mikoyan Gurevich MiG 15, a highly successful fighter aircraft which was produced in vast numbers. An uprated version of the Nene was produced as the Rolls Royce Tay.
Проектирование и разработка
Nene был разработан в результате визита Стэнли Хукера в США в июне 1944 года. Он обнаружил, что General Electric уже разработала два типа двигателей – осевой и центробежный – тягой. Он был полон решимости создать двигатель с большей тягой и впоследствии получил контракт от Министерства авиационной промышленности на двигатель тягой 4200 фунтов (19 кН), при условии, что это будет целевым показателем при проектировании. Хукер, Адриан Ломбард, Пирсон и Морли разработали новый двигатель B.41, позже названный Nene, вместо увеличения масштаба Derwent. Первая попытка запуска двигателя была предпринята 27 октября 1944 года. Ряд неисправностей задержали запуск до глубокой ночи, когда почти весь персонал дневной и ночной смен наблюдал за попыткой запуска двигателя. К разочарованию всех заинтересованных сторон, двигатель отказывался запускаться, а подбор положения зажигателя был методом проб и ошибок. В ходе последующей попытки Денис Дрю, пришедший из Lucas, специалистов по сгоранию, и проявлявший большой интерес к проблемам разработки двигателя, удалил один из зажигателей и вместо этого использовал пламя от кислородно-ацетиленовой горелки для воспламенения топлива в камере сгорания. Зажигатель должен был находиться достаточно близко к распылу топлива для его воспламенения при запуске, но не перегреваться под воздействием непрерывной температуры пламени при работе двигателя. Больший диаметр камер сгорания Nene выявил эту проблему, и для первого запуска потребовалось воспламенение пламенем, а не искрой, которая считалась достаточной в то время. Впоследствии Nene был оснащен двумя факельными зажигателями, имеющими распыл топлива рядом с зажигателем. Пламя проецировалось в основной распыл топлива в камере сгорания. Факельные зажигатели были заменены на свечи зажигания с поверхностным разрядом, обладающие значительно более высокой скоростью выделения энергии, чем пламя. Двигатель был разогнан до чуть более, и вокруг собравшегося персонала раздались ликующие возгласы. Однако двигатель работал горячее, чем ожидалось, и не смог бы достичь 5000 фунтов, как он был построен, без перегрева турбины. Инженер Пирсон настоял на том, чтобы не проводить дальнейшие запуски без установки направляющих лопаток, которые были доступны для входа в компрессор. По прибытии Хукера на следующее утро и узнав, что впускные лопатки были установлены ночью, Хукер был рад видеть, что стрелка указателя тяги регистрирует при той же температуре, что и накануне, давая 4000 фунтов, что делало B.41 самым мощным реактивным двигателем в мире. Вес составлял около. Входные направляющие лопатки уже некоторое время использовались в двигателях Уиттла. Они значительно повышают общую производительность двигателя, "помогая воздуху огибать поворот". Однако они были изготовлены из тонкого листового металла и часто ломались, повреждая двигатель. Для Хукера это была тревожная механическая проблема, которой он не хотел, поэтому они не были установлены при вводе Derwent в эксплуатацию, хотя турбина должна была работать на 90°C горячее, чтобы обеспечить взлетную тягу в 2000 фунтов. Он по-прежнему беспокоился о долговечности лопаток, поэтому первый Nene был изначально построен без них. Nene был основан на "прямоточной" версии базовой компоновки в стиле Уиттла, при которой поток воздуха проходит непосредственно через двигатель спереди назад, в отличие от типа "обратного потока", который меняет направление потока воздуха через камеру сгорания, чтобы турбинная ступень могла быть установлена внутри камеры сгорания; это позволяет создать более компактный двигатель, но увеличивает потери давления в камере сгорания, что негативно сказывается на производительности двигателя. При том же расходе топлива генерируется меньшая тяга. Именно во время проектирования Nene компания Rolls-Royce решила присваивать своим двигателям номера, а также имена, при этом Welland и Derwent сохранили свои первоначальные модели Rover, B/23 и B/26. Позже было решено, что эти обозначения моделей слишком похожи на обозначения бомбардировщиков RAF (например, "English Electric Canberra B. Mk 2" часто сокращалось до "Canberra B.2"), и в начало было добавлено "R", где "R" обозначает "Rolls", а оригинальный Rover "B" обозначает Barnoldswick. Эта схема обозначения RB продолжалась до конца 20-го века, с такими конструкциями турбовентиляторных двигателей, как RB.199, RB.203 и RB.211; самое последнее семейство турбовентиляторных двигателей Rolls-Royce (развитие RB.211) имеет простое обозначение "Rolls-Royce Trent", с вариантами, которым присваивается собственный номер или буквенный индекс (например, Trent 500, Trent 900, Trent 1000, Trent XWB и т. д.). Первые летные испытания Nene были проведены на Avro Lancastrian, эксплуатируемом Rolls-Royce с их аэродрома Хакналл. Два боковых двигателя Rolls-Royce Merlin были заменены реактивным двигателем. Однако первый полет Nene состоялся на модифицированном Lockheed XP-80 Shooting Star. После того, как Nene заработал, во время послерабочей выпивки в отеле Swan & Royal в Клитро, и услышав жалобы на отсутствие официального применения двигателя, кто-то – предположительно Уиттл – предложил уменьшить Nene, чтобы он соответствовал гондоле Meteor. Дж. П. Херриот или Ломбард произвели расчет на скатерти и объявили о тяге. В то время они пытались увеличить тягу Derwent с, и идея казалась "слишком хорошей, чтобы быть правдой". Услышав это, Хукер быстро произвел расчет и объявил: "У нас есть самолет Meteor со скоростью 600 миль в час". Чертежи Nene в масштабе 0,855, теперь известного как Derwent V, были начаты 1 января 1945 года, а 7 июня двигатель начал 100-часовой тест на, вскоре достигнув. Вес составлял. К 1946 году тяга была увеличена до, используя лопатки турбины из Nimonic 90. Семнадцать советских инженеров прошли обучение на заводе Rolls-Royce в Дерби в 1947 году для обслуживания и ремонта двигателя. Советы не выполнили обещание не использовать его в военных целях и обратили Nene, чтобы разработать Klimov RD-45 и его более крупную версию Klimov VK-1, которые вскоре появились на различных советских истребителях, включая Микоян-Гуревич МиГ-15. Pratt & Whitney приобрела лицензию на производство Nene под названием Pratt & Whitney J42, и он приводил в действие Grumman F9F Panther, который совершил свой первый полет в ноябре 1947 года. Nene использовался для привода первого гражданского реактивного самолета, Nene Viking, модифицированного Vickers Viking, единственный экземпляр которого совершил свой первый полет 6 апреля 1948 года с аэродрома Уизли. Он также производился по лицензии в Австралии для использования в истребителях RAAF de Havilland Vampire. Он также был построен компанией Orenda в Канаде для использования в 656 самолетах Canadair CT-133 Silver Star с 1952 года. Hispano Suiza во Франции производила Nene по лицензии под названием Hispano Suiza Nene, с ограниченным производством, прежде чем сосредоточиться на более крупном Rolls-Royce Tay/Hispano Suiza Verdon.
Inlet guide vanes had been in use in Whittle engines for some time. They improve the overall performance of the engine significantly by "helping the air round the corner". However they were made from thin sheet metal and often broke damaging the engine. For Hooker they were a worrying mechanical problem which he did not want so they were not fitted when the Derwent entered service, although the turbine had to run 90 degC hotter to give the take off thrust of 2,000 lb. He was still concerned with the durability of the vanes so the first Nene was initially built without them. The Nene was based on the "straight through" version of the basic Whittle style layout, with the flow going directly through the engine from front to rear, as opposed to a "reverse flow" type, which reverses the direction of air flow through the combustor section so that the turbine stage can be mounted within the combustor section; this allows for a more compact engine, but increases the combustor pressure losses which has an adverse effect on engine performance. Less thrust is generated with the same fuel flow. It was during the design of the Nene that Rolls decided to give their engines numbers as well as names, with the Welland and Derwent keeping their original Rover models, B/23 and B/26. It was later decided that these model designations looked too much like RAF bomber designations (i. e. "English Electric Canberra B. Mk 2" would often be shortened to "Canberra B.2"), and "R" was added to the front, the "R" signifying "Rolls" and the original Rover "B" signifying Barnoldswick. This RB designation scheme continued into the late 20th Century, with turbofan designs such as the RB.199, RB.203 and RB.211; the most recent family of Rolls Royce turbofans (a development of the RB.211) goes under the simple designation "Rolls Royce Trent", with variants given their own designator number or letter series (i. e. Trent 500, Trent 900, Trent 1000, Trent XWB, etc.). Early airborne tests of the Nene were undertaken in an Avro Lancastrian operated by Rolls Royce from their Hucknall airfield. The two outboard Rolls Royce Merlins were replaced by the jet engine. The Nene's first flight however was in a modified Lockheed XP 80 Shooting Star. After seeing the Nene running, at an after work drink at the Swan & Royal Hotel, Clitheroe, and hearing the complaints about a lack of any official application for the engine, someone thought to be Whittle suggested that the Nene be scaled down to fit a Meteor nacelle. J. P. Herriot or Lombard did the calculation on a tablecloth and announced a thrust of At this time they were attempting to increase the Derwent's thrust from , and the idea seemed "too good to be true". On hearing this, Hooker did a quick calculation and announced, "We've got a 600 mph [] Meteor". Drawings for the 0.855 scale Nene, now known as the Derwent V, were started on 1 January 1945 and on 7 June the engine began a 100 hour test at , soon reaching Weight was By 1946 thrust had been increased to using Nimonic 90 turbine blades. Seventeen Soviet engineers trained at the Rolls Royce factory in Derby in 1947 to maintain and repair the engine. The Soviets reneged on the promise to not use it for military purposes, and reverse engineered the Nene to develop the Klimov RD 45, and a larger version, the Klimov VK 1, which soon appeared in various Soviet fighters including Mikoyan Gurevich MiG 15. Pratt & Whitney acquired a licence to produce the Nene as the Pratt & Whitney J42, and it powered the Grumman F9F Panther which first flew in November 1947. The Nene was used to power the first civil jet aircraft, the Nene Viking, a modified Vickers Viking, the single example of which first flew on 6 April 1948 from Wisley Airfield. It was briefly made under licence in Australia for use in the RAAF de Havilland Vampire fighters. It was also built by Orenda in Canada for use in 656 Canadair CT 133 Silver Star aircraft from 1952. Hispano Suiza in France built the Nene under licence as the Hispano Suiza Nene, with limited production before concentrating on the larger Rolls Royce Tay/Hispano Suiza Verdon.