Rolls-Royce Griffon - Rolls-Royce Griffon

Griffon
Rolls Royce Griffon.jpg
Rolls-Royce Griffon preservado com seções em corte.
Modelo Motor aero de pistão V-12 com refrigeração líquida e quatro tempos
Fabricante Rolls Royce
Primeira corrida Novembro de 1939
Aplicações principais Avro Shackleton
Fairey Firefly
Supermarine Spitfire
Número construído 8.108

O Rolls-Royce Griffon é um motor britânico de 37 litros (2.240  cu in ) de capacidade , 60 graus V12 , aero motor refrigerado a líquido projetado e construído pela Rolls-Royce Limited . De acordo com as convenções da empresa, o Grifo foi batizado em homenagem a uma ave de rapina , neste caso, o abutre-grifo .

O trabalho de design do Griffon começou em 1938 a pedido do Fleet Air Arm , para uso em novos designs de aeronaves, como o Fairey Firefly . Em 1939 também foi decidido que o motor poderia ser adaptado para uso no Spitfire . O desenvolvimento foi interrompido temporariamente para concentrar os esforços no Merlin menor e no Abutre de 24 cilindros ; o motor não entrou em produção até o início dos anos 1940.

O Griffon foi o último na linha de motores V-12 aero produzidos pela Rolls-Royce com a produção cessando em 1955. Os motores Griffon permanecem em serviço da Royal Air Force hoje com o Battle of Britain Memorial Flight e fornecem energia para o último Avro em condições de aeronavegabilidade. Shackleton .

Design e desenvolvimento

Origens

O primeiro Spitfire IV com motor Griffon, DP845

De acordo com as memórias de Arthur Rubbra , uma versão reduzida do motor " R ", conhecido pelo nome de Griffon na época, foi testada em 1933. Este motor, R11 , que nunca voou, foi usado para "Moderadamente Supercharged Desenvolvimento do Buzzard "(que só foi levado adiante muito mais tarde), e não teve nenhuma relação direta com o Griffon dos anos 1940, produzido em volume.

Em 1938, o Fleet Air Arm abordou a Rolls-Royce e perguntou se uma versão maior do Merlin poderia ser projetada. Os requisitos eram que o novo motor tivesse boa potência em baixa altitude e fosse confiável e de fácil manutenção. Os trabalhos de design do motor começaram logo em seguida. O processo de design foi relativamente tranquilo em comparação com o do Merlin, e o primeiro dos três protótipos Griffon Is foi executado pela primeira vez no Departamento Experimental em 30 de novembro de 1939.

Embora o Griffon tenha sido projetado para aeronaves navais, em 8 de novembro de 1939 NE Rowe do Ministério da Aeronáutica sugeriu encaixar o Griffon em um Spitfire . Três semanas depois, a permissão foi dada ao Supermarine para explorar as possibilidades de adaptar o Griffon ao Spitfire; em resposta, a Supermarine emitiu a 'Especificação 466' em 4 de dezembro. Esta decisão levou a uma mudança na disposição dos acessórios do motor para reduzir ao máximo a área frontal do motor. Como resultado, a área frontal do motor Griffon descoberto era de 7,9 pés quadrados (0,73 m 2 ) em comparação com 7,5 pés quadrados (0,70 m 2 ) do Merlin, apesar da capacidade muito maior do Griffon. Este motor redesenhado funcionou pela primeira vez em 26 de junho de 1940 e entrou em produção como o Griffon II.

No início de 1940, com a esperada Batalha da Grã-Bretanha se aproximando, sob as ordens de Lord Beaverbrook , Ministro da Produção de Aeronaves , o trabalho no novo motor foi interrompido temporariamente para se concentrar no Merlin menor de 27 L ( 1.650 cu in ), que já havia ultrapassado a saída alcançada com o primeiro Griffon.

Projeto

Um Griffon instalado no WH632 , um Fairey Firefly aeronavegável no Canadian Warplane Heritage Museum (2014)

Comparado com os designs anteriores do Rolls-Royce, o motor Griffon apresentava várias melhorias, o que significava que era fisicamente apenas um pouco maior do que o Merlin, apesar de sua capacidade 36% maior de 37 litros (2.240  cu in ).

Uma diferença significativa foi a incorporação da árvore de cames e acionamentos do magneto nas engrenagens de redução da hélice na frente do motor, em vez de usar um sistema separado de engrenagens acionadas pela extremidade traseira do virabrequim ; isso permitiu que o comprimento total do motor fosse reduzido, além de tornar o trem de força mais confiável e eficiente. O acionamento do supercompressor também foi retirado da frente do motor, que exigia um longo eixo para funcionar até sua localização na parte de trás do motor.

A lubrificação do virabrequim do motor Merlin era feita por meio de um corte no bloco do motor para alimentar cada rolamento principal e, em seguida, para um rolamento secundário adjacente por meio de uma galeria no próprio virabrequim. O pino de manivela era o segundo na linha do mancal principal em fluxo e pressão de óleo, com o óleo tendo que fluir através do mancal principal primeiro. O Griffon melhorou esse arranjo, sendo o primeiro motor aero de produção da Rolls-Royce a usar um virabrequim oco como meio de lubrificar os mancais principal e grande, com óleo sendo alimentado de cada extremidade do virabrequim, dando fluxo uniforme a todos os mancais.

Em outra mudança da convenção, um magneto duplo fabricado com BTH de alta eficiência foi montado no topo da caixa de redução da hélice; projetos anteriores da Rolls-Royce usando magnetos gêmeos montados na parte traseira do motor.

A série Griffon 61 introduziu um supercompressor de dois estágios e outras mudanças de design: as bombas de óleo de pressão agora estavam alojadas internamente dentro do reservatório e foi feito um esforço para remover o máximo possível de tubos externos. Além disso, a transmissão do supercharger foi movida para o virabrequim na parte de trás do motor, por meio de um eixo de torção curto, em vez de na frente do motor, usando um eixo de transmissão longo, como usado pelas versões anteriores do Griffon.

A produção da versão aerodinâmica do Griffon terminou em dezembro de 1955, enquanto uma versão marítima, o Sea Griffon , continuou a ser produzida para os lançamentos de alta velocidade da RAF.

Visão geral do componente básico (Griffon 65)

Da Jane's e da Flight.

Griffon, corte para mostrar acionamentos do eixo de comando, etc., no Museu da Batalha da Grã-Bretanha em RAF Coningsby
Cilindros
Doze cilindros constituídos por aço com alto teor de carbono, camisas úmidas flutuantes, inseridos em blocos de cilindros de duas peças em liga de alumínio fundido , com cabeças e saias separadas. Cilindros revestidos de cromo nos furos para 2+1 ⁄ 2 polegadas da cabeça. Blocos de cilindro montados com um ângulo de 60 graus incluso nas faces superiores inclinadas de um cárter de duas peças. Cabeças de cilindro equipadas com guias de válvula de admissão em ferro fundido, guias de válvula deescape em bronze fosforoso e sedes de válvula em liga de aço "Silchrome" renovável. Duas velas de ignição diametralmente opostasprojetam-se em cada câmara de combustão .
Pistons
Fabricado a partir de peças forjadas de liga " RR59 " . Pinos gudgeon totalmente flutuantes de aço de níquel-cromo endurecido. Dois anéis de compressão e um de controle de óleo perfurado acima do pino do gobião, e outro anel de controle de óleo perfurado abaixo.
Bielas
Forjados de aço níquel usinado de seção H, cada par consistindo de uma haste plana e uma bifurcada . A haste bifurcada carrega um bloco de rolamento de aço-níquel que acomoda casquilhos de liga de chumbo-bronze com suporte de aço. A "extremidade menor" de cada haste abriga um arbusto flutuante de bronze fosforoso .
Virabrequim
Uma peça, usinada a partir de um forjamento de aço níquel-cromo- molibdênio endurecido com nitrogênio . Equilibrado estaticamente e dinamicamente . Sete rolamentos principais e seis lances. Canal de óleo interno, com alimentação de ambas as extremidades, usado para distribuir lubrificantes para os rolamentos das extremidades principal e grande. Rolamento da extremidade dianteira "flutuante", que consiste em um anel dentado internamente aparafusado ao virabrequim, engatado e incorporando um anel semiflutuante , estriado internamente a um eixo de acoplamento curto . Eixo de acoplamento estriado na extremidade dianteira à roda motriz da engrenagem de redução da hélice. Rotação no sentido horário quando visto de trás.
Bloco do motor
Duas peças fundidas de liga de alumínio unidas na linha central horizontal. A parte superior contém a caixa da roda, blocos de cilindros e parte da carcaça para a engrenagem redutora do parafuso de ar ; e carrega os rolamentos principais do virabrequim (cascas de aço macio divididas e revestidas com liga de chumbo-bronze). A metade inferior forma um reservatório de óleo e carrega a bomba de óleo de pressão principal, a bomba de operação de mudança de velocidade do superalimentador e duas bombas de limpeza. Ele também abriga a bomba de refrigerante principal, que é acionada pelo mesmo trem de engrenagens que as bombas de óleo.
Mala de Roda
Fundição de liga de alumínio instalada na parte traseira do cárter. Carrega o supercharger; e abriga acionamentos para o supercompressor, acoplamento da caixa de engrenagens auxiliar, indicador de velocidade do motor, unidade de velocidade constante do parafuso de ar, bomba do intercooler e bomba de combustível, bem como as bombas de óleo e refrigerante na metade inferior do cárter.
Engrenagem da válvula
Duas válvulas de gatilho de admissão e duas válvulas de escape de aço austenítico níquel-cromo " KE965 " por cilindro. As válvulas de escape têm hastes resfriadas com sódio . Revestimento protetor " Brightray " (níquel-cromo) em toda a face de combustão e sede das válvulas de escape, e apenas na sede das válvulas de admissão. Cada válvula é mantida fechada por um par de molas helicoidais concêntricas . Um único eixo de comando de válvulas de sete rolamentos, localizado centralmente no topo de cada cabeça de cilindro, opera 24 balancins de aço individuais ; 12 girando de um eixo oscilante no lado interno de admissão do bloco para acionar as válvulas de escape, os outros girando de um eixo no lado de escape do bloco para acionar as válvulas de entrada.

Capacidade do motor, fluxo de massa e superalimentação

Embora seja uma prática comum comparar diferentes motores a pistão e seu potencial de desempenho, referindo-se ao deslocamento do motor ou ao volume de varredura , isso não fornece uma leitura precisa das capacidades de um motor. Segundo AC Lovesey , responsável pelo desenvolvimento do Merlin, "Ainda prevalece a impressão de que a capacidade estática conhecida como volume varrido é a base de comparação da possível potência de saída para diferentes tipos de motor, mas não é o caso porque a saída do motor depende unicamente da massa de ar que pode ser consumida com eficiência e, a esse respeito, o supercompressor desempenha o papel mais importante. "

Ao contrário do Merlin, o Griffon foi projetado desde o início para usar um supercompressor de estágio único acionado por uma caixa de câmbio de duas velocidades operada hidraulicamente; as versões de produção, as séries Griffon II, III, IV e VI, foram projetadas para dar sua potência máxima em baixas altitudes e foram usadas principalmente pelo Fleet Air Arm. As séries Griffon 60, 70 e 80 apresentavam sobrealimentação em dois estágios e atingiam sua potência máxima em altitudes baixas a médias. Os motores das séries Griffon 101, 121 e 130, designados coletivamente como Griffon 3 SML , usavam um superalimentador de três estágios e três velocidades, adicionando um conjunto de engrenagens "Low Supercharger (LS)" ao já existente Supercharger Médio e Full (MS e FS) engrenagens. Outra modificação foi aumentar os diâmetros de ambos os impulsores, aumentando assim as altitudes nominais nas quais a potência máxima poderia ser gerada em cada engrenagem. Enquanto o 101 continuou a impulsionar uma hélice de cinco pás, as séries 121 e 130 foram projetadas para impulsionar hélices em contra-rotação. Em 1946, um Griffon 101 foi instalado no Supermarine Spiteful XVI, RB518 (uma produção Mk.XIV com novo motor); esta aeronave atingiu uma velocidade máxima de 494 mph (795 km / h) com equipamento militar completo.

Transição piloto

Os pilotos que converteram do Merlin para os Spitfires com motor Griffon logo descobriram que, como a hélice do motor Griffon girava na direção oposta à do Merlin, o caça girava para a direita na decolagem, e não para a esquerda. Essa tendência foi ainda mais acentuada com os motores Griffon das séries 60 e 80, mais potentes, com hélices de cinco pás. Como resultado, os pilotos tiveram que aprender a aplicar o compensador esquerdo (bombordo) na decolagem, em vez do compensador direito (estibordo) que estavam acostumados a aplicar. Na decolagem, o acelerador teve que ser aberto lentamente, já que a virada pronunciada para a direita poderia causar "crabbing" e desgaste severo dos pneus.

Alguns Spitfire XIVs, 21s e 24s de teste foram equipados com hélices contra-rotativas , o que eliminou o efeito de torque. Os primeiros problemas com a complexa caixa de engrenagens necessária para as hélices contra-giratórias impediram que eles se tornassem operacionais nos Spitfires, mas eles foram usados ​​em aeronaves posteriores, incluindo o Seafire FR. Mk 46 e F e FR.47, que foram equipados com Griffon 87s que acionam hélices contra-rotativas como equipamento padrão. A série Griffon 57 e 57A, instalada em instalações de Usina Universal (UPP) e acionando hélices contra-giratórias, foi usada na aeronave de patrulha marítima Avro Shackleton .

Variantes

O Griffon foi produzido em aproximadamente 50 variantes diferentes, sendo o Griffon 130 o último da série. Os detalhes das variantes representativas estão listados abaixo:

  • Griffon IIB
1.730 cv (1.290 kW) a 750 pés (230 m) e 1.490 cv (1.110 kW) a 14.000 pés (4.270 m); Supercharger de duas velocidades de estágio único; diâmetro do impulsor de 10 pol. (25,4 cm); relações de transmissão 7,85: 1, 10,68: 1. Usado no Firefly Mk.I e no Spitfire XII .
  • Griffon VI
Pressão máxima de impulso aumentada, 1.850 hp (1.380 kW) a 2.000 pés (610 m); diâmetro do impulsor 9,75 pol. (24,7 cm). Usado no Seafire Mk.XV e Mk. XVII, Spitfire XII.
Um Rolls-Royce Griffon 58 exibido na coleção Shuttleworth (2008)
  • Griffon 57 e 57A
1.960 cv (1.460 kW); 2.345 hp (1.749 kW) com injeção de água-metanol na decolagem: usado no Avro Shackleton .
  • Griffon 61
Introduziu um supercompressor de duas velocidades e dois estágios com pós-resfriador semelhante ao do Merlin 61; 2.035 cv (1.520 kW) a 7.000 pés (2.100 m) e 1.820 cv (1.360 kW) a 21.000 pés (6.400 m); usado no Spitfire F.Mk.XIV, Mk.21 .
  • Griffon 65
Semelhante ao Griffon 61 com diferentes engrenagens de redução da hélice; Diâmetros do impulsor 1º estágio: 13,4 pol (34 cm), 2º estágio: 11,3 pol (29 cm); usado no Spitfire F.Mk.XIV.
  • Griffon 72
Aumento da pressão máxima de alimentação para aproveitar as vantagens do combustível de grau 150 ; 2.245 cv (1.675 kW) a 9.250 pés (2.820 m).
  • Griffon 74
Versão com injeção de combustível do Griffon 72; usado no Firefly Mk.IV.
  • Griffon 83
Modificado para acionar hélices contra-giratórias ; 2.340 hp (1.745 kW) a 750 pés (230 m) e 2.100 hp (1.565 kW) a 12.250 pés (3.740 m).
  • Griffon 85
2.375 cv (1.770 kW); usado em Spiteful Mk.XIV .
  • Griffon 89
2.350 cv (1.755 kW); usado em Spiteful Mk.XV.
  • Griffon 101
2.420 cv (1.805 kW); Supercharger de dois estágios e três velocidades usando Supercharger baixo (LS), Supercharger moderado (MS) ou Supercharger cheio (FS); relação da engrenagem de redução 4,45; Sistema de injeção de combustível Rolls-Royce. Usado em Spiteful Mk.XVI.
  • Griffon 130
2.420 cv (1.805 kW) a 5.000 pés (1.524 m) em marcha LS, 2.250 cv (1.678 kW) a 14.500 pés (4.419 m) MS e 2.050 cv (1.529 kW) a 21.000 pés (6.400 m) FS; relação da engrenagem de redução 4,44; modificado para acionar hélices contra-rotativas; Sistema de injeção de combustível Rolls-Royce.
  • Composto Griffon RGC.30.SM. ; motor turbo-composto - cancelado em 1949
  • Turbo Griffon RGT.30.SM. ; semelhante a Napier Nomad - como acima

Formulários

Fairey Barracuda com motor Griffon
Motor Griffon com hélices contra-rotativas no P 51XR Mustang N6WJ "Precious Metal" 2014 Reno Air Races

Observação:

Avião de corrida

Vários Mustangs norte-americanos que competiram nas corridas da Classe Ilimitada no Reno Air Races foram equipados com Griffons. Isso inclui Red Baron (NL7715C), bem como o P-51XR Precious Metal (N6WJ) e o híbrido Mustang / Learjet Miss Ashley II (N57LR). Em todos os casos, Griffons com hélices contra-giratórias, retirados dos bombardeiros de patrulha Avro Shackleton , foram usados ​​nessas aeronaves. O RB51 Red Baron é notável por deter o recorde mundial de velocidade de 3 quilômetros com motor a pistão FAI de 1979 a 1989 (499,018 mph).


Uso fora da aeronave

O Miss Budweiser Unlimited Hydroplane 1980 dominou o circuito de corrida com um motor Rolls-Royce Griffon. Foi o último dos barcos competitivos com motor a pistão, antes que as usinas de turboeixo assumissem o controle.

Na tração moderna de trator , os motores Griffon também estão em uso, um simples ou duplo, com potência de 3.500 hp (2.600 kW) cada.

Sobreviventes

Avro Shackleton Mk 3 em Ysterplaat AFB na África do Sul, série 1722, também conhecido como Pelican 22. Tirada em 27 de maio de 2017 na aceleração do motor. Não está mais voando, mas é considerado em condições de aeronavegabilidade.

O motor Griffon continua a ser usado em Fireflies restaurados e, mais tarde, a marcar Spitfires em todo o mundo. O Voo Memorial da Batalha da Grã-Bretanha da Força Aérea Real é um notável operador atual do Griffon.

O único Avro Shackleton com capacidade técnica restante está baseado na Base da Força Aérea de Ysterplaat . No entanto, pelo menos uma outra fuselagem está em condições de operação no Museu da Aviação de Gatwick e outra está em operação, taxiando no Aeroporto de Coventry , com previsão de voar em um curto espaço de tempo.

Motores em exibição

Os motores Griffon preservados estão em exibição pública no:

Especificações (Griffon 65)

Vista lateral mostrando detalhes do superalimentador e do carburador

Dados de Lumsden e The Airplane.

Características gerais

  • Tipo: motor de pistão de aeronave Vee de 12 cilindros superalimentado e resfriado a líquido 60 °
  • Furo : 6 pol. (152,4 mm)
  • Curso : 6,6 pol (167,6 mm)
  • Deslocamento : 2.240 em 3 (36,7 L)
  • Comprimento: 81 pol. (2.057 mm)
  • Largura: 30,3 pol. (770 mm)
  • Altura: 46 pol. (1.168 mm)
  • Peso seco : 1.980 lb (900 kg)

Componentes

atuação

  • Potência da saída:
  • 2.035 hp (1.520 kW) a 7.000 pés (2.135 m MS de engrenagem), pressão de reforço de +18 psi a 2.750 rpm
  • 2.220 hp (1.655 kW) a 11.000 pés (2.135 m MS de engrenagem), +21 psi a 2.750 rpm usando 150 octano de combustível
  • 1.820 hp (1.360 kW) a 21.000 pés (6.400 m) a 2.750 rpm
  • Potência específica : 0,91 hp / in 3 (41,4 kW / L)
  • Taxa de compressão : 6: 1
  • Razão potência-peso : 1,03 hp / lb (1,69 kW / kg)

Veja também

Motores comparáveis

Listas relacionadas

meios de comunicação

Griffon Mk 58

Referências

Notas de rodapé

Citações

Bibliografia

  • Ministério da Aeronáutica. Notas do piloto para Spitfire XIV & XIX; Motor Griffon 65 ou 66 . Londres: Ministério da Aeronáutica, 1946.
  • Bridgman, L, (ed.) (1989) Jane's Fighting Aircraft of World War II. Crescente. ISBN  0-517-67964-7
  • Carvell, Roger. "Avião examina o Avro Shackleton." Avião nº 2, vol. 38, edição 442, fevereiro de 2010.
  • Gunston, Bill. Enciclopédia mundial de motores aeronáuticos: dos pioneiros aos dias atuais . 5ª edição, Stroud, UK: Sutton, 2006. ISBN  0-7509-4479-X
  • Lovesey, Cyril. "Desenvolvimento do Rolls-Royce Merlin de 1939 a 1945". Revista de Engenharia de Aeronaves . Londres: julho de 1946
  • Lumsden, Alec. Motores de pistão britânicos e suas aeronaves . Marlborough, Wiltshire: Airlife Publishing, 2003. ISBN  1-85310-294-6 .
  • Price, Alfred. A história do Spitfire . Segunda edição, London: Arms and Armor Press, 1986. ISBN  0-85368-861-3 .
  • Rubbra, AA Rolls-Royce Piston Aero Engines: A Designer Lembra: Série histórica no 16  : Rolls Royce Heritage Trust, 1990. ISBN  1-872922-00-7
  • White, Graham. Motores de pistão de aeronaves aliadas da segunda guerra mundial: história e desenvolvimento dos motores de pistão de aeronaves da linha de frente produzidos pela Grã-Bretanha e pelos Estados Unidos durante a segunda guerra mundial . Warrendale, Pennsylvania: SAE International, 1995. ISBN  1-56091-655-9
  • "Um Design Clássico; O Rolls-Royce Two-Stage Griffon (artigo e imagens)." The Airplane , 21 de setembro de 1945.
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  • " Rolls-Royce Griffon 130 (artigo e imagens). " Flight and the Aircraft Engineer No. 1933, Vol. XLIX, 10 de janeiro de 1946.
  • British Aero Engines (artigo e imagens). " Flight and the Aircraft Engineer No. 2468, Vol. 69, 11 de maio de 1956.
  • " 1980 U-1 Miss Budweiser (artigo). " Skid Fin Magazine, 2003, Volume 1 Número 2.

Leitura adicional

links externos