Роллс-Ройс Конвей
| Конвей | |
|---|---|
| |
| Rolls-Royce Conway на выставке в аэропарке Ист-Мидлендс | |
| Тип | ТРДД |
| Производитель | Роллс-Ройс Лимитед |
| Основные приложения | Боинг 707 Дуглас DC-8 Хэндли Пейдж Виктор Викерс VC10 |
Rolls -Royce RB.80 Conway был первым турбовентиляторным реактивным двигателем, поступившим на вооружение. Разработка началась в компании Rolls-Royce в 1940-х годах, но эта конструкция использовалась лишь недолго, в конце 1950-х - начале 1960-х годов, прежде чем ее заменили другие конструкции турбовентиляторных двигателей. Двигатель Conway использовался на версиях Handley Page Victor , Vickers VC10 , Boeing 707-420 и Douglas DC-8-40 .
Название «Конвей» — это английское написание реки Конви в Уэльсе , что соответствует использованию Роллсом названий рек для газотурбинных двигателей.
Разработка
[ редактировать ]Фон
[ редактировать ]Алан Арнольд Гриффит предложил ряд различных конструкций двухконтурных или турбовентиляторных двигателей еще в 1930-х годах, когда он и Хейн Констант пытались заставить свои реактивные двигатели с осевым потоком работать в Королевском авиастроительном заводе . Однако турбореактивных двигателей приоритет отдавался более простым конструкциям во время Второй мировой войны для их использования в военных целях. Приоритеты резко изменились в конце войны, и в 1946 году компания Rolls-Royce согласилась с тем, что существующие двигатели, такие как Rolls-Royce Avon, достаточно совершенны, чтобы можно было начать работу над более совершенными концепциями, такими как байпас.
Гриффит, который к тому времени стал главным инженером компании Rolls-Royce , предложил построить чисто экспериментальную конструкцию двухконтурного двигателя с использованием частей Avon и другого экспериментального реактивного двигателя — AJ.25 Tweed . В апреле 1947 года была предложена конструкция с усилием 5 000 фунтов силы (22 000 Н), но в течение следующих нескольких месяцев она была модифицирована и превратилась в более крупную конструкцию с усилием 9 250 фунтов силы (41 100 Н) в ответ на потребность в новой конструкции. Двигатель для низкоуровневой версии бомбардировщика Vickers Valiant Mk.2 . Разрешение на начало строительства этой более крупной конструкции было дано в октябре под названием RB.80 .
Ранние модели
[ редактировать ]В ходе разработки было решено дополнительно улучшить базовую конструкцию, добавив еще одну особенность, ставшую тогда распространенной, - «двухзолотниковый» компрессор. Более ранние двигатели обычно состояли из ряда ступеней компрессора, соединенных через вал с одной или несколькими ступенями турбины, а горелки между ними располагались вокруг вала. Хотя эта конструкция механически проста, ее недостатком является снижение эффективности компрессора. Ступени компрессора работают с максимальной эффективностью при вращении с определенной скоростью при любом заданном давлении входного воздуха — в идеальном компрессоре каждая ступень будет работать на отдельной скорости. Многокатушечная конструкция, впервые использованная на турбореактивном двигателе Bristol Olympus , [1] Это компромисс: компрессор разделен на «золотники», предназначенные для работы на наиболее эффективной скорости и приводимые в движение отдельными турбинами через концентрические валы. Распространены конструкции с двумя и тремя катушками; кроме того, механическая сложность слишком велика.
Новая версия имела четырехступенчатый компрессор низкого давления с приводом от двухступенчатой турбины и восьмиступенчатый компрессор высокого давления с приводом от другой двухступенчатой турбины. Теперь известный под обозначением Министерства снабжения как RCo.2 , проектные работы были завершены в январе 1950 года, а первый образец впервые заработал в июле 1952 года с тягой 10 000 фунтов силы (44 000 Н). К этому времени от низкоуровневого Valiant Pathfinder уже отказались, и поэтому первому экземпляру суждено было стать последним. Тем не менее, он подтвердил надежность базовой концепции и «отлично проработал на протяжении всех 133 часов жизни». [2]
Работа над RCo.2 вскоре нашла хорошее применение. В октябре 1952 года Королевские ВВС заключили контракт на Vickers V-1000 , большой стратегический транспортный самолет с реактивным двигателем, который был предназначен для поддержки сил бомбардировщиков V в полевых условиях только за счет снабжения с воздуха. Виккерс также планировал разработать пассажирскую версию той же базовой конструкции, что и VC-7. Конструкция V-1000 напоминала увеличенную de Havilland Comet , но от Valiant взяла компоновку крыла и добавила сложную стреловидность (преходящая мода в британском дизайне). Он также имел двигатели, встроенные в крыло Comet, что требовало двигателя с небольшим поперечным сечением, что ограничивало количество обходных каналов, которые мог использовать двигатель. Тем не менее, для поддержания полной массы в 230 000 фунтов (100 000 кг) требовалась более высокая мощность, поэтому Rolls ответил более крупным RCo.5 .
Новый двигатель во многом был похож на RCo.2, но отличался в деталях. Компрессор низкого давления теперь имел шесть ступеней, а компрессор высокого давления - девять, приводимый в движение двух- и одноступенчатыми турбинами соответственно. Первый RCo.5 был запущен в июле 1953 года и в августе 1955 года прошел официальный типовой рейтинг с усилием 13 000 фунтов-сил (58 000 Н). Строительство прототипа V-1000 шло полным ходом на заводе Vickers Armstrong в Уисли летом 1955 года, когда весь проект был отменен. Подумав о концепции базирования V-бомбардировщиков за пределами Великобритании, необходимость в V-1000 стала сомнительной, и было легко принять решение отказаться от проекта.
Серийные версии
[ редактировать ]
Conway был спасен еще раз, когда он был выбран для установки на вариант Handley Page Victor B.2, заменив Armstrong Siddeley Sapphire, использовавшийся в более ранних моделях. Для этой роли компания Rolls-Royce разработала еще более крупную модель RCo.8 с усилием 14 500 фунтов силы (64 000 Н), которая впервые заработала в январе 1956 года. Однако RCo.8 был пропущен после получения запроса от Trans-Canada Airlines (TCA) изучает возможность создания Boeing 707 или Douglas DC-8 с двигателем Conway , заинтересовав обе компании этой идеей. В ответ компания Rolls-Royce разработала еще более крупную модель Conway, RCo.10 с усилием 16 500 фунтов силы (73 000 Н) , и предложила аналогичный RCo.11 с военным рейтингом для Victor. Новый двигатель отличался от RCo.8 наличием новой «нулевой ступени» в передней части компрессора низкого давления, что еще больше увеличивало поток холодного воздуха вокруг двигателя. RCo.10 впервые поднялся в воздух на модифицированном прототипе Avro Vulcan VX770 9 августа 1957 года, но в следующем году самолет погиб в результате крушения . RCo.11 совершил полет на самолете Victor 20 февраля 1959 года.
Боинг подсчитал, что Conway с байпасом всего 30% увеличит дальность предлагаемого 707-420 на 8% по сравнению с идентичным в остальном 707-320 с турбореактивными двигателями Pratt & Whitney JT4A (J75). Эта оценка оказалась оптимистичной; фактическое улучшение дальности составило максимум 2%. [3] В мае 1956 года TCA заказала DC-8-40 с двигателем Conway, за которым последовали дополнительные заказы от Alitalia и Canadian Pacific Air Lines , а 707-420 с двигателем Conway заказали BOAC , Lufthansa , Varig , El Al и Air India . [4] Разработка RCo.10 прошла настолько гладко, что после поставки небольшого количества самолетов для испытаний производственные поставки переключились на RCo.12 с усилием 17 500 фунтов силы (78 000 Н) , который был спроектирован, построен и испытан до того, как планеры завершили испытания. Боинг 707-420 отличался характерным выхлопным соплом с фестончатой формой (на фото выше), обеспечивающим подавление шума, а также механическое и аэродинамическое реверсирование тяги до 50%, которое было разработано и поставлено компанией Rolls-Royce. [5] Дуглас разработал сопло реверсивного глушителя DC-8 для работы в сочетании с регулируемым эжектором, что обеспечивало необходимое дополнительное подавление шума. [6]
Несмотря на успех в этой роли, только 37 самолетов 707 и 32 DC-8 были оснащены Conway, во многом благодаря поставке Pratt & Whitney JT3D : это был первый двухконтурный двигатель американского производства, имевший значительно более высокую степень двухконтурности, чем Conway. . Тем не менее, Conway добился успеха на этих самолетах и стал первым коммерческим авиационным двигателем, срок службы которого между капитальными ремонтами составлял до 10 000 часов. [7] Из-за Conway взлеты B707-420 были самыми громкими среди реактивных лайнеров в аэропортах и над населенными пунктами, пока Concorde не был введен в эксплуатацию. [8] Однако Conway был революционным, поскольку был первым турбовентиляторным двигателем и первым коммерческим двигателем, оснащенным турбинными лопатками с внутренним воздушным охлаждением, что частично объясняло его высокий КПД и чрезвычайно высокую температуру выхлопных газов 1247 ° F (675 ° C). [9]
Финальные версии
[ редактировать ]В окончательной разработке Conway сначала использовался RCo.42 , разработанный специально для Vickers VC10 . Поскольку к этому моменту необходимость в двигателях, встроенных в крыло, уже давно отпала, компания Rolls-Royce резко увеличила диаметр нулевой ступени, чтобы увеличить обход примерно с 30% до 60%. Были внесены и другие важные изменения, в первую очередь в компрессор низкого давления. Первый запуск состоялся в марте 1961 года. Взлетная сила составляла 20 370 фунтов-сил (90 600 Н). Последней моделью Super VC10 была RCo.43 с усилием 21 800 фунтов силы (97 000 Н). [10]
Дизайн
[ редактировать ]RCo.12 Conway представлял собой турбовентиляторный двигатель с осевым потоком и малой степенью двухконтурности около 30% или степенью двухконтурности 0,3:1. Он имел семиступенчатый компрессор низкого давления, первые шесть ступеней были изготовлены из алюминия, а последняя — из титана. За ним находился девятиступенчатый компрессор высокого давления, первые семь ступеней были титановыми, а последние две — стальными. Обводной канал корпуса также был изготовлен из титана. Обводной воздуховод запустился после седьмого этапа. [11] Зона горения состояла из десяти канюленых факелов . Компрессор высокого давления приводился в движение одноступенчатой турбиной с полыми лопатками воздушного охлаждения, за которой следовала двухступенчатая турбина, приводившая в действие компрессор низкого давления. [12] Аксессуары были расположены вокруг передней части двигателя, чтобы минимизировать общий диаметр.
RCo.12 развивал на взлете 17 500 фунтов силы (78 000 Н), весил в сухом состоянии 4 544 фунта (2 061 кг) и имел удельный расход топлива 0,725 на взлете и 0,874 в обычном крейсерском режиме.
В 1968 году лопасти вентилятора Hyfil из углеродного волокна были установлены на Conways VC10, эксплуатируемых BOAC . [13]
Патентный спор
[ редактировать ]В ноябре 1966 года впуск двигателя Conway, а также впускные отверстия для коммерческих установок Avon и Spey, стали предметом иска о нарушении патентных прав против Rolls-Royce со стороны Рато, французского производителя паровых турбин и автомобильных нагнетателей . Компания Société pour l'exploitation des appareils Рато из Ла-Курнева заявила, что входные отверстия нарушили два из их срок действия которых истек . патентов 1939 года, [14] [15] [16] В патенте говорится, что воздухозаборник благодаря своей диффузионной внутренней форме определяет скорость воздуха, поступающего в компрессор двигателя. Поскольку Conway в Боинге 707 и других двигателях Rolls-Royce имел диффузионные воздухозаборники, Рато ожидал, что получит компенсацию за каждый изготовленный двигатель, а также остановку всего будущего производства. Хотя иск Рато был предъявлен только компании Rolls-Royce, ее понимание цели воздухозаборника применимо к любой установке реактивного двигателя. Свидетели со стороны Rolls-Royce, в том числе Фрэнк Уиттл, убедили судью, что прием не дал заявленного эффекта. [17] [18] и что это утверждение было «спекулятивным», поскольку к 1939 году не было построено ни одного реактивного двигателя с осевым потоком. [19] и что в более ранних патентах Фрэнка Уиттла и других уже рассматривалась конструкция воздухозаборников.
Варианты
[ редактировать ]
- РКо.2
- РКо.3
- РКо.5
- РКо.7
- РКо.8
- РКо.10
- РКо.11
- РКо.12
- РКо.14
- РКо.15
- РКо.17
- РКо.42
- РКо.42/1
- РКо.43
- Конвей 103
- (RCo.11)
- Конвей 505
- (RCo.10)
- Конвей 507
- (RCo.10)
Приложения
[ редактировать ]
Двигатели на выставке
[ редактировать ]- Rolls-Royce Conway Mk.201 выставлен в Музее Королевских ВВС в Косфорде . [20]
- Музей Фонда авиационных наук Фарнборо , Фарнборо, Великобритания. [21]
- Разрезанный Конвей выставлен как часть стопки реактивных двигателей в Национальном музее авиации в Ист-Фортуне в Шотландии. [22]
- Разрезанный Конвей выставлен в Музее Дискавери в Ньюкасл-апон-Тайн, Великобритания. [23]
Технические характеристики (Conway RCo.12)
[ редактировать ]Данные Jane's All The World's Aircraft, 1969-70 гг. [24]
Общие характеристики
- Тип: Турбовентиляторный
- Длина: 132,4 дюйма (3360 мм)
- Диаметр: 42 дюйма (1100 мм)
- Сухой вес: 4544 фунта (2061 кг)
Компоненты
- Компрессор: двойной осевой поток ; 7-ступенчатая НД, 9-ступенчатая ВД
- Камеры сгорания : трубчатые стальные с 10 жаровыми трубками Нимоника.
- Турбина : осевой поток; 1-ступенчатая ВД (лопасти Nimonic с воздушным охлаждением), 2-ступенчатая НД
- Масляная система: Тип с мокрым картером
Производительность
- Максимальная тяга : 17 500 фунтов (77,8 кН) при 9 980 об/мин (100 %)
- Общий коэффициент давления : 14,1:1
- Коэффициент байпаса : 0,30:1
- Массовый расход воздуха: 280 фунтов (127 кг) в секунду
- Удельный расход топлива : 0,725 на уровне моря; типичный круизный SFC=0,874
- Тяговооруженность : 3,85
См. также
[ редактировать ]Сопоставимые двигатели
- Кузнецов НК-8
- Пратт и Уитни JT3D
- Rolls-Royce Spey , турбовентиляторный двигатель меньшего размера, разработанный по образцу Конвея.
Связанные списки
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «1954 | 0985 | Архив полетов» . www.flightglobal.com . Архивировано из оригинала 18 октября 2012 года.
- ^ Кей, стр. 113.
- ^ Франсильон, Рене (1999). Боинг 707: пионер реактивного лайнера . Оцеола, Висконсин: MBI Publishing Co. ISBN 0-7603-0675-3 .
- ^ Кей, стр. 114.
- ^ Самолеты всего мира Джейн, 1960-61 . Лондон, Англия.
- ^ Уоддингтон, Терри (1996). Дуглас DC-8 . Серия «Великие авиалайнеры», том второй. Майами, Флорида: World Transport Press. ISBN 0-9626730-5-6 .
- ^ Rolls-Royce, век инноваций [https://web.archive.org/web/20061019202740/http://100.rolls-royce.com/products/view.jsp?id=393. Архивировано 19 октября 2006 г. на сайте машина обратного пути
- ^ Измеренные или расчетные (несертифицированные) уровни шума самолета . Консультативный циркуляр 36-2B, 6 сентября 1984 г. Федеральное управление гражданской авиации, Вашингтон, округ Колумбия. Шум боковой линии + пролета (EPNдБ): B707-420=228; Супер ВК10=224; Б707-120=222; DC8-40=219.
- ^ Лист данных сертификата типа № E-308, редакция 10. Rolls Royce Conway. 5 января 1967 года. Федеральное авиационное агентство, Вашингтон, округ Колумбия.
- ^ Самолеты всего мира Джейн, 1969-70 гг . Лондон, Англия.
- ^ «RR Конвей 1» . www.enginehistory.org . Проверено 21 января 2017 г.
- ^ «Фрэнк Уиттл | Роллс-Ройс | Силовые реактивные самолеты | 1960 | 0077 | Архив полетов» . www.flightglobal.com . Архивировано из оригинала 5 ноября 2012 года.
- ^ «1968 | 2107 | Архив полетов» . www.flightglobal.com . Архивировано из оригинала 4 ноября 2012 года.
- ^ GB650661A , «Реактивная реактивная двигательная установка для самолетов», выпущено 28 февраля 1951 г.
- ^ GB650710A , «Публикация GB650710A», выпущено 1 января 1900 г.
- ^ SOCIETE RATEAU v ROLLS ROYCE ИСК ПРОТИВ ROLLS ROYCE В СООТВЕТСТВИИ С РАЗДЕЛОМ 4 ЗАКОНА О ПАТЕНТАХ 1949 ГОДА ЗА НАРУШЕНИЕ ПАТЕНТОВ НОМЕРА 650,661 И 650,710, ОТНОСИТЕЛЬНО ПРОИЗВОДСТВА И ПРОДАЖИ ГРАЖДАНСКИХ ВЕРСИЙ ДВИГАТЕЛЕЙ AVON И CONWAY .
- ^ «Рато против Роллс-Ройса — Решение». Рейс Интернэшнл : 684. 4 мая 1967 г.
- ^ Пирсон, Гарри (1989). «Роллс-Ройс» и патенты Рато . Дерби: Фонд наследия Rolls-Royce. ISBN 0951171089 .
- ^ Примечание; первыми осевыми реактивными двигателями были немецкий BMW 003 (1940 г.), Jumo 004 (1940 г.) и британский Metropolitan-Vickers F.2 (1941 г.). Первый осевой двигатель Rolls-Royce, Avon , впервые был запущен в 1945 году. Первый французский осевой двигатель, Snecma Atar , впервые был запущен в 1948 году.
- ^ «Двигатели Роллс-Ройса» . Архивировано из оригинала 3 апреля 2012 года.
- ^ Фонд авиационных наук Фарнборо . «Галереи и коллекции» . airsciences.org.uk . Архивировано из оригинала 15 июля 2023 года . Проверено 15 июля 2023 г.
- ^ Национальные музеи Шотландии. «Секционный турбореактивный двигатель Rolls-Royce Conway RCo.42 Mk 540» . nms.ac.uk. Архивировано из оригинала 15 июля 2023 года . Проверено 15 июля 2023 г.
- ^ «Роллс-Ройс Конвей» . Collectionssearchtwmuseums.org.uk . Архивировано из оригинала 15 июля 2023 года . Проверено 15 июля 2023 г.
- ^ Самолеты всего мира Джейн, 1969-70 гг . Лондон, Англия.
- Ганстон, Билл (2006). Всемирная энциклопедия авиационных двигателей, 5-е издание . Phoenix Mill, Глостершир, Англия, Великобритания: Sutton Publishing Limited. ISBN 0-7509-4479-Х .
- Кей, Энтони, Турбореактивный двигатель, История и развитие 1930–1960 , Том 1, Великобритания и Германия, Crowood Press, 2007. ISBN 978-1-86126-912-6
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Rolls-Royce Conway By-pass Turbo Jets 1959 года. - реклама самолета Conway
- Конвей - Эволюция первого двухконтурного турбореактивного двигателя Rolls-Royce, 1960 года статья о полете о Конвее