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“灰背隼”發(fā)動(dòng)機(jī)傳奇(三),無限保修

 hercules028 2019-10-09

“野馬拯救者”

  “灰背隼”不僅改變了“噴火”的高空性能,對(duì)北美“野馬”也是如此。

  1942年4月下旬,達(dá)克斯福德空戰(zhàn)發(fā)展中心的頭頭邀請(qǐng)羅羅首席試飛員羅尼·哈克(Ronnie Harker)對(duì)“野馬”進(jìn)行試飛。P-51的操控性給哈克留下了深刻印象,尤其是該機(jī)安裝的還是高空性能明顯不如“灰背隼”的艾利遜(Allison)V-1710發(fā)動(dòng)機(jī)。這表明“野馬”在空氣動(dòng)力學(xué)方面比“噴火”戰(zhàn)斗機(jī)更為優(yōu)秀。哈克回去后羅羅性能專家來評(píng)估“野馬”換裝兩級(jí)增壓“灰背隼”后的性能,他們的分析表明:“灰背隼野馬”在7620米高度時(shí)的速度能再增加64公里/小時(shí)。

英國空軍的“野馬”I戰(zhàn)斗機(jī),安裝艾利遜發(fā)動(dòng)機(jī),以低空機(jī)動(dòng)見長
英國空軍的“野馬”I戰(zhàn)斗機(jī),安裝艾利遜發(fā)動(dòng)機(jī),以低空機(jī)動(dòng)見長

  哈克撰寫了一份備忘錄,建議公司嘗試進(jìn)行“灰背隼野馬”的改裝,管理層向空軍部提出了建議。盡管有人對(duì)該項(xiàng)目的前景擔(dān)憂,因?yàn)椤皣娀稹睉?zhàn)斗機(jī)已經(jīng)吃光了所有兩級(jí)增壓“灰背隼”的產(chǎn)能,但情況正在好轉(zhuǎn),因?yàn)榕量ǖ鹿疽呀?jīng)開始生產(chǎn)兩級(jí)增壓的V-1650-3。改裝得到批準(zhǔn),幾架“野馬”被送到哈克納爾,該機(jī)在改裝后的首飛發(fā)生在1942年10月,即使安裝的是臨時(shí)“灰背隼”發(fā)動(dòng)機(jī),其增加的長度和冷卻使安裝下顎散熱器的“野馬”略顯笨拙,但該機(jī)的性能也得到顯著改善,輕易飛到644公里/小時(shí)。

羅羅改裝的“野馬”X,安裝了“灰背隼”65發(fā)動(dòng)機(jī)
羅羅改裝的“野馬”X,安裝了“灰背隼”65發(fā)動(dòng)機(jī)

  安裝“灰背隼”發(fā)動(dòng)機(jī)的P-51B/C很快投產(chǎn),于1943年夏天開始進(jìn)行美國陸航服役,并于當(dāng)年年底裝備英國空軍。所有“灰背隼野馬”安裝的都是帕卡德“灰背隼”。

P-51D的帕卡德“灰背隼”
P-51D的帕卡德“灰背隼”

最強(qiáng)軍用型

  隨著“灰背隼”功率的提高,羅羅工程師不斷改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī),無論是通過草擬外場(chǎng)改裝方案,還是將改進(jìn)納入下一個(gè)主要生產(chǎn)型,他們都在功率增加的同時(shí)保持了發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性。為此,“灰背隼”的大多數(shù)主要部件在持續(xù)改進(jìn)中都得到了重新設(shè)計(jì)和改進(jìn),包括活塞、曲軸箱、曲軸、缸體、氣缸蓋和減速器。

  但發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)設(shè)計(jì)始終沒有改變,那就是兩套永磁打火裝置都由凸輪軸驅(qū)動(dòng),從曲軸的后部一直延伸到氣缸蓋頂部。不幸的是凸輪軸傳回的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)有時(shí)會(huì)導(dǎo)致偏斜齒輪失效,這會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)完全失去動(dòng)力。最后雖然斜齒輪的設(shè)計(jì)沒有改變,但是對(duì)驅(qū)動(dòng)齒輪齒隙的調(diào)整使問題得到控制。

  早期型“英俊戰(zhàn)士”和“蘭開斯特”上安裝的“動(dòng)力蛋”也被發(fā)展為通用動(dòng)力裝置(UPP),配套后期型“灰背隼”發(fā)動(dòng)機(jī)。配備有環(huán)形散熱器的UPP簡化了生產(chǎn),被安裝在圓標(biāo)準(zhǔn)SBAC(英國飛機(jī)制造商協(xié)會(huì))142.24厘米直徑的圓形艙壁上,艙壁曲面外形也大幅簡化。UPP被安裝在“蘭開斯特”VI、“林肯”和其他戰(zhàn)后轟炸機(jī)上,互相之間可以完全互換,并且可以被安裝在任何機(jī)翼位置,而不必像“動(dòng)力蛋”那樣僅能安裝在特定位置。UPP甚至能混合使用不同規(guī)格乃至不同型號(hào)的“灰背隼”發(fā)動(dòng)機(jī)。

“灰背隼”UPP
“灰背隼”UPP

  “灰背隼”的最終生產(chǎn)型是100系列,于1944年問世,具有經(jīng)過改進(jìn)的主機(jī)軸承潤滑系統(tǒng)、較大的增壓器,以及由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)燃油泵向增壓器進(jìn)行燃油直噴。該發(fā)動(dòng)機(jī)主要裝備了“蚊”和“大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)后期型,而等同的帕卡德“灰背隼”則被安裝在“野馬”后期型上。

“灰背隼”100
“灰背隼”100

  一臺(tái)實(shí)驗(yàn)性的“灰背隼”100系列發(fā)動(dòng)機(jī)——RM17 SM通過了2200馬力型號(hào)測(cè)試,獲得了+30psi增壓和2340馬力功率下的飛行許可,這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)甚至能在噴水加力中以+36psi增壓持續(xù)運(yùn)行15分鐘,爆發(fā)出令人難以置信的2640馬力功率。但是當(dāng)這些試驗(yàn)在1944年末/1945年初進(jìn)行時(shí),很明顯軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的未來已經(jīng)取決于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)了。于是“灰背隼”研發(fā)團(tuán)隊(duì)將注意力轉(zhuǎn)向了提高可靠性,并著眼于商業(yè)市場(chǎng)。

無限保修

  按照戰(zhàn)時(shí)標(biāo)準(zhǔn),“灰背隼”是一臺(tái)可靠的發(fā)動(dòng)機(jī)。用“噴火”首席試飛行員杰弗里·奎爾(Jeffrey Quill)的話來說,“我學(xué)會(huì)了在任何時(shí)候都要一絲不茍地正確操作發(fā)動(dòng)機(jī),盡管我會(huì)毫不猶豫地將‘灰背隼’推到其性能絕對(duì)極限,但我總是小心翼翼地注意不要超過那些極限,除非不可避免。作為回報(bào),這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎從來不會(huì)讓我失望,而我經(jīng)歷過的徹底失去動(dòng)力以及多年來不可避免地很多故障,往往都是由于無關(guān)緊要的原因造成的,與發(fā)動(dòng)機(jī)基本設(shè)計(jì)無關(guān)。‘灰背隼’確實(shí)是飛行員的好朋友?!?/p>

  “灰背隼”這類水冷發(fā)動(dòng)機(jī)與風(fēng)冷星形發(fā)動(dòng)機(jī)相比,優(yōu)勢(shì)在冷卻液提供了一定的熱質(zhì)量用于吸收發(fā)動(dòng)機(jī)熱量。結(jié)果與風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)相比,水冷發(fā)動(dòng)機(jī)可以維持更高的緊急增壓水平以及更長緊急功率時(shí)間。不利的一面是一旦散熱器系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏(例如被擊中)將導(dǎo)致冷卻液蒸汽流失,發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)在很短時(shí)間里出現(xiàn)汽缸溫度升高和活塞卡死。

P-51戰(zhàn)斗機(jī)的水冷系統(tǒng)
P-51戰(zhàn)斗機(jī)的水冷系統(tǒng)

  操作“灰背隼”發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵是要注意三個(gè)緊密相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置:增壓,螺旋槳槳距和轉(zhuǎn)速。增壓壓力由油門桿控制,自動(dòng)增壓控制能將壓力其保持在飛行員選擇的水平。油門上通常有一個(gè)“閘門”,飛行員可將油門桿推過閘門進(jìn)入緊急增壓。這雖然只能維持五分鐘,但是在戰(zhàn)斗中額外的功率可能會(huì)成為生存下來的關(guān)鍵,因此這個(gè)時(shí)間限制通常會(huì)被飛行員忽略。在某些飛機(jī)上,這個(gè)“閘門”上貼有封條,如果飛行員在空戰(zhàn)中使用了緊急功率,地勤人員就能從破損的封條上看到這一點(diǎn),知道要更仔細(xì)地檢查發(fā)動(dòng)機(jī)了。

  螺旋槳的槳距類似于汽車檔位,小槳距相當(dāng)于低速檔,在低速時(shí)可提供較大拉力,而大槳距則適合于高速,相當(dāng)于高速擋。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由節(jié)氣門設(shè)置和槳距設(shè)置確定。到1940年時(shí)大多數(shù)戰(zhàn)斗機(jī)都裝有恒速螺旋槳,這種螺旋槳可根據(jù)油門自動(dòng)控制轉(zhuǎn)速。在起飛和經(jīng)濟(jì)巡航中飛行員需要手動(dòng)控制槳距和增壓,因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損耗與轉(zhuǎn)速的平方成正比,所以發(fā)動(dòng)機(jī)最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式是高增壓和低轉(zhuǎn)速,這與汽車以超速檔在高速公路上巡航差不多。正如英國空軍的口號(hào)所說:“減少轉(zhuǎn)速并提高增壓,你將有足夠的汽油回家。”

  由于相對(duì)較高的增壓,“灰背隼”發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來不如艾利遜V-1710(排量更大)那么平滑。即使這樣,這種發(fā)動(dòng)機(jī)仍贏得了幾乎所有操作過它的飛行員們的感情,保持了羅爾斯·羅伊斯公司卓越的聲譽(yù)。1963年,居住在瑞士的美國飛行員比爾·利爾(Bill Lear)發(fā)現(xiàn)自己P-51私人飛機(jī)的起動(dòng)離合器壞了,雖然這是一臺(tái)帕卡德“灰背隼”,但他還是聯(lián)系了羅羅公司,被告知將部件拆下送去檢查。收到修理好的部件后,他打電話索要發(fā)票,結(jié)果被告知:“親愛的利爾先生,羅羅公司設(shè)計(jì)的產(chǎn)品不會(huì)失效,可能會(huì)偶爾需要調(diào)整,但這是我們無限保修所涵蓋的。因此不收取任何費(fèi)用,先生?!?/p>

在無限保修政策下,目前全球很有許多能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的“”灰背隼
在無限保修政策下,目前全球很有許多能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的“”灰背隼

功成名就

  隨著戰(zhàn)爭(zhēng)的結(jié)束,繼續(xù)增加“灰背隼”功率輸出的工作被終止,研發(fā)工作被集中在“灰背隼”的民用衍型上。后來被稱為“運(yùn)輸機(jī)灰背隼”(TML)的研發(fā)始于“灰背隼”102,成為第一臺(tái)完全按照新的民用型號(hào)測(cè)試要求研制的“灰背隼”發(fā)動(dòng)機(jī),旨在改善英國客機(jī)和運(yùn)輸機(jī)的可靠性和縮短服務(wù)檢修,如阿芙羅“蘭開斯特人”、阿芙羅“約克”、阿芙羅“都鐸”系列、TCA“北極星”和BOAC“亞爾古”。到1951年,民用型“灰背隼”兩次大修間隔時(shí)間(TBO)一般為650-800小時(shí),具體取決于用途。此時(shí)單級(jí)增壓“灰背隼”在民航領(lǐng)域已累積了2615000發(fā)動(dòng)機(jī)小時(shí),兩級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)則達(dá)到了1169000小時(shí)。

安裝“運(yùn)輸機(jī)灰背隼”的阿芙羅“約克”
安裝“運(yùn)輸機(jī)灰背隼”的阿芙羅“約克”

  民用“灰背隼”600、620和621系列在7200米高度巡航時(shí)的額定功率為1160馬力(870 kW),起飛功率1725馬力?!盎冶出馈?22–626在5700米高度巡航時(shí)的額定功率為1420馬力,起飛功率1760馬力。發(fā)動(dòng)機(jī)有單級(jí)兩速增壓(500系列),兩級(jí)兩速增壓(600系),全中冷或半中冷/增壓加熱,其中采用增壓加熱的發(fā)動(dòng)機(jī)在加拿大等寒冷地區(qū)使用。航空公司的民用“灰背隼”發(fā)動(dòng)機(jī)在1946年飛行了12600000公里,在1947年飛行了28100000公里,在1948年飛行了40000000公里。

“灰背隼”620系列發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖
“灰背隼”620系列發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖

  羅羅公司在德比、克魯和格拉斯哥工廠,以及英國福特公司在曼徹斯特附近的特拉福德公園工廠制造了大約50個(gè)規(guī)格的“灰背隼”,該發(fā)動(dòng)機(jī)最終成為第二次世界大戰(zhàn)中產(chǎn)量最大的航空發(fā)動(dòng)機(jī),這并不奇怪。在英國,該發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)量超過了112000臺(tái),加上美國制造的超過55000臺(tái)帕卡德“灰背隼”,該發(fā)動(dòng)機(jī)到1950年停產(chǎn)時(shí),總產(chǎn)量為168176臺(tái),成就航空發(fā)動(dòng)機(jī)史上的一段傳奇。

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