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楼主: 万磁王

“灰背隼”发动机传奇,德比嗡嗡声

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 楼主| 发表于 2019-10-14 09:00:42 | 显示全部楼层
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  和“灰背隼”XX一样,“灰背隼”61是为轰炸机应用而设计的,但是被安装在“喷火”上时也可以能显著提高其性能,尤其是在高空。安装“灰背隼”61发动机的“喷火”IX在9144米的速度比“喷火”V快了113公里/小时。最初英国空军对“喷火”IX的生产举棋不定,认为“喷火”V的性能已经足够,而且安装“狮鹫”(Griffon)发动机的“喷火”IV正在研制中。结果福克-沃尔夫(Focke-Wulf)Fw  190战斗机的出现彻底改变了这种态度,英国空军决定开足马力生产“喷火”IX。
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“灰背隼”61
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“喷火”IX

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 楼主| 发表于 2019-10-14 09:00:43 | 显示全部楼层
“野马拯救者”
  “灰背隼”不仅改变了“喷火”的高空性能,对北美“野马”也是如此。
  1942年4月下旬,达克斯福德空战发展中心的头头邀请罗罗首席试飞员罗尼·哈克(Ronnie  Harker)对“野马”进行试飞。P-51的操控性给哈克留下了深刻印象,尤其是该机安装的还是高空性能明显不如“灰背隼”的艾利逊(Allison)V-1710发动机。这表明“野马”在空气动力学方面比“喷火”战斗机更为优秀。哈克回去后罗罗性能专家来评估“野马”换装两级增压“灰背隼”后的性能,他们的分析表明:“灰背隼野马”在7620米高度时的速度能再增加64公里/小时。
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英国空军的“野马”I战斗机,安装艾利逊发动机,以低空机动见长

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 楼主| 发表于 2019-10-14 09:00:44 | 显示全部楼层
  哈克撰写了一份备忘录,建议公司尝试进行“灰背隼野马”的改装,管理层向空军部提出了建议。尽管有人对该项目的前景担忧,因为“喷火”战斗机已经吃光了所有两级增压“灰背隼”的产能,但情况正在好转,因为帕卡德公司已经开始生产两级增压的V-1650-3。改装得到批准,几架“野马”被送到哈克纳尔,该机在改装后的首飞发生在1942年10月,即使安装的是临时“灰背隼”发动机,其增加的长度和冷却使安装下颚散热器的“野马”略显笨拙,但该机的性能也得到显著改善,轻易飞到644公里/小时。
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罗罗改装的“野马”X,安装了“灰背隼”65发动机

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 楼主| 发表于 2019-10-14 09:00:45 | 显示全部楼层
  安装“灰背隼”发动机的P-51B/C很快投产,于1943年夏天开始进行美国陆航服役,并于当年年底装备英国空军。所有“灰背隼野马”安装的都是帕卡德“灰背隼”。
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P-51D的帕卡德“灰背隼”

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 楼主| 发表于 2019-10-14 09:00:46 | 显示全部楼层
最强军用型
  随着“灰背隼”功率的提高,罗罗工程师不断改进发动机,无论是通过草拟外场改装方案,还是将改进纳入下一个主要生产型,他们都在功率增加的同时保持了发动机可靠性。为此,“灰背隼”的大多数主要部件在持续改进中都得到了重新设计和改进,包括活塞、曲轴箱、曲轴、缸体、气缸盖和减速器。
  但发动机的一个设计始终没有改变,那就是两套永磁打火装置都由凸轮轴驱动,从曲轴的后部一直延伸到气缸盖顶部。不幸的是凸轮轴传回的扭转振动有时会导致偏斜齿轮失效,这会导致发动机完全失去动力。最后虽然斜齿轮的设计没有改变,但是对驱动齿轮齿隙的调整使问题得到控制。
  早期型“英俊战士”和“兰开斯特”上安装的“动力蛋”也被发展为通用动力装置(UPP),配套后期型“灰背隼”发动机。配备有环形散热器的UPP简化了生产,被安装在圆标准SBAC(英国飞机制造商协会)142.24厘米直径的圆形舱壁上,舱壁曲面外形也大幅简化。UPP被安装在“兰开斯特”VI、“林肯”和其他战后轰炸机上,互相之间可以完全互换,并且可以被安装在任何机翼位置,而不必像“动力蛋”那样仅能安装在特定位置。UPP甚至能混合使用不同规格乃至不同型号的“灰背隼”发动机。
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“灰背隼”UPP

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 楼主| 发表于 2019-10-14 09:00:47 | 显示全部楼层
  “灰背隼”的最终生产型是100系列,于1944年问世,具有经过改进的主机轴承润滑系统、较大的增压器,以及由发动机驱动燃油泵向增压器进行燃油直喷。该发动机主要装备了“蚊”和“大黄蜂”战斗机后期型,而等同的帕卡德“灰背隼”则被安装在“野马”后期型上。
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“灰背隼”100
  一台实验性的“灰背隼”100系列发动机——RM17  SM通过了2200马力型号测试,获得了+30psi增压和2340马力功率下的飞行许可,这台发动机甚至能在喷水加力中以+36psi增压持续运行15分钟,爆发出令人难以置信的2640马力功率。但是当这些试验在1944年末/1945年初进行时,很明显军用发动机的未来已经取决于涡喷发动机了。于是“灰背隼”研发团队将注意力转向了提高可靠性,并着眼于商业市场。

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 楼主| 发表于 2019-10-14 09:00:48 | 显示全部楼层
无限保修
  按照战时标准,“灰背隼”是一台可靠的发动机。用“喷火”首席试飞行员杰弗里·奎尔(Jeffrey  Quill)的话来说,“我学会了在任何时候都要一丝不苟地正确操作发动机,尽管我会毫不犹豫地将‘灰背隼’推到其性能绝对极限,但我总是小心翼翼地注意不要超过那些极限,除非不可避免。作为回报,这台发动机几乎从来不会让我失望,而我经历过的彻底失去动力以及多年来不可避免地很多故障,往往都是由于无关紧要的原因造成的,与发动机基本设计无关。‘灰背隼’确实是飞行员的好朋友。”
  “灰背隼”这类水冷发动机与风冷星形发动机相比,优势在冷却液提供了一定的热质量用于吸收发动机热量。结果与风冷发动机相比,水冷发动机可以维持更高的紧急增压水平以及更长紧急功率时间。不利的一面是一旦散热器系统出现泄漏(例如被击中)将导致冷却液蒸汽流失,发动机就会在很短时间里出现汽缸温度升高和活塞卡死。
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P-51战斗机的水冷系统

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 楼主| 发表于 2019-10-14 09:00:49 | 显示全部楼层
  操作“灰背隼”发动机的关键是要注意三个紧密相关的发动机设置:增压,螺旋桨桨距和转速。增压压力由油门杆控制,自动增压控制能将压力其保持在飞行员选择的水平。油门上通常有一个“闸门”,飞行员可将油门杆推过闸门进入紧急增压。这虽然只能维持五分钟,但是在战斗中额外的功率可能会成为生存下来的关键,因此这个时间限制通常会被飞行员忽略。在某些飞机上,这个“闸门”上贴有封条,如果飞行员在空战中使用了紧急功率,地勤人员就能从破损的封条上看到这一点,知道要更仔细地检查发动机了。
  螺旋桨的桨距类似于汽车档位,小桨距相当于低速档,在低速时可提供较大拉力,而大桨距则适合于高速,相当于高速挡。发动机转速由节气门设置和桨距设置确定。到1940年时大多数战斗机都装有恒速螺旋桨,这种螺旋桨可根据油门自动控制转速。在起飞和经济巡航中飞行员需要手动控制桨距和增压,因为发动机的摩擦损耗与转速的平方成正比,所以发动机最经济的运转模式是高增压和低转速,这与汽车以超速档在高速公路上巡航差不多。正如英国空军的口号所说:“减少转速并提高增压,你将有足够的汽油回家。”
  由于相对较高的增压,“灰背隼”发动机运转起来不如艾利逊V-1710(排量更大)那么平滑。即使这样,这种发动机仍赢得了几乎所有操作过它的飞行员们的感情,保持了罗尔斯·罗伊斯公司卓越的声誉。1963年,居住在瑞士的美国飞行员比尔·利尔(Bill  Lear)发现自己P-51私人飞机的起动离合器坏了,虽然这是一台帕卡德“灰背隼”,但他还是联系了罗罗公司,被告知将部件拆下送去检查。收到修理好的部件后,他打电话索要发票,结果被告知:“亲爱的利尔先生,罗罗公司设计的产品不会失效,可能会偶尔需要调整,但这是我们无限保修所涵盖的。因此不收取任何费用,先生。”
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在无限保修政策下,目前全球很有许多能正常运转的“”灰背隼

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 楼主| 发表于 2019-10-14 09:00:50 | 显示全部楼层
功成名就
  随着战争的结束,继续增加“灰背隼”功率输出的工作被终止,研发工作被集中在“灰背隼”的民用衍型上。后来被称为“运输机灰背隼”(TML)的研发始于“灰背隼”102,成为第一台完全按照新的民用型号测试要求研制的“灰背隼”发动机,旨在改善英国客机和运输机的可靠性和缩短服务检修,如阿芙罗“兰开斯特人”、阿芙罗“约克”、阿芙罗“都铎”系列、TCA“北极星”和BOAC“亚尔古”。到1951年,民用型“灰背隼”两次大修间隔时间(TBO)一般为650-800小时,具体取决于用途。此时单级增压“灰背隼”在民航领域已累积了2615000发动机小时,两级发动机则达到了1169000小时。
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安装“运输机灰背隼”的阿芙罗“约克”

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 楼主| 发表于 2019-10-14 09:00:51 | 显示全部楼层
  民用“灰背隼”600、620和621系列在7200米高度巡航时的额定功率为1160马力(870  kW),起飞功率1725马力。“灰背隼”622–626在5700米高度巡航时的额定功率为1420马力,起飞功率1760马力。发动机有单级两速增压(500系列),两级两速增压(600系),全中冷或半中冷/增压加热,其中采用增压加热的发动机在加拿大等寒冷地区使用。航空公司的民用“灰背隼”发动机在1946年飞行了12600000公里,在1947年飞行了28100000公里,在1948年飞行了40000000公里。
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“灰背隼”620系列发动机结构图
  罗罗公司在德比、克鲁和格拉斯哥工厂,以及英国福特公司在曼彻斯特附近的特拉福德公园工厂制造了大约50个规格的“灰背隼”,该发动机最终成为第二次世界大战中产量最大的航空发动机,这并不奇怪。在英国,该发动机的产量超过了112000台,加上美国制造的超过55000台帕卡德“灰背隼”,该发动机到1950年停产时,总产量为168176台,成就航空发动机史上的一段传奇。

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