Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Конвей
RRConway.JPG
RCo.17 Mk201
ТипТурбовентиляторный
ПроизводительRolls-Royce Limited
Основные приложенияBoeing 707
Douglas DC-8
Handley Page Victor
Vickers VC10

Rolls-Royce RB.80 Конуэй был первым ТРДД двигатель ввести в строй. Разработка началась в Rolls-Royce в 1940-х годах, но эта конструкция использовалась недолго, в конце 1950-х - начале 1960-х годов, прежде чем ее заменили другие конструкции с ТРДД. Однако двигатель Conway использовался в версиях Handley Page Victor , Vickers VC10 , Boeing 707-420 и Douglas DC-8-40 . Название «Конвей» - это английское написание реки Конуи в Уэльсе , в соответствии с тем, как Роллс использовал названия рек для газотурбинных двигателей.

Развитие [ править ]

Фон [ править ]

В ранних реактивных двигателях выхлоп был намного быстрее и горячее, чем должен был быть для эффективной тяги, в отличие от идеального КПД Фруда . Улавливание части этой энергии улучшит топливную экономичность двигателя. турбовинтовойДвигатель - очевидный пример, в котором используется ряд дополнительных ступеней турбины для улавливания энергии выхлопных газов и приведения в действие воздушного винта. Однако эффективность гребного винта по сравнению с поступательной скоростью требует компромисса, поэтому турбовинтовые двигатели эффективны только на скоростях до 500 миль в час (800 км / ч; 430 узлов). Это означает, что существует золотая середина между эффективностью турбовинтового двигателя на низких скоростях и реактивным двигателем на высоких скоростях, что напрямую не затрагивалось. Это место, от примерно 450 миль в час (720 км / ч; 390 узлов) до 700 миль в час (1100 км / ч; 610 узлов), было именно тем местом, где подавляющее большинство коммерческих реактивных самолетов проводило большую часть своего времени.

Основная концепция байпаса изучалась с самых первых дней разработки реактивных двигателей. Алан Арнольд Гриффит предложил ряд различных конструкций двухконтурных двигателей еще в 1930-х годах, когда он и Хейн Констант пытались заставить свои реактивные двигатели с осевым потоком работать в Royal Aircraft Establishment . Фрэнк Уиттл «s Силовые Je также изучили ряд конфигураций перепускных. Однако необходимость ввода в эксплуатацию реактивных двигателей во время войны означала, что работы пришлось отложить в пользу более простого турбореактивного двигателя.дизайн с более коротким временем внедрения. В конце войны приоритеты резко изменились, и к 1946 году Rolls-Royce согласился с тем, что существующие двигатели, такие как Rolls-Royce Avon, были достаточно продвинутыми, чтобы начать работу над более продвинутыми концепциями, такими как байпас.

В байпасной конструкции [1] часть воздуха из системы сжатия проходит в обход горячего ядра двигателя - камеры / камер сгорания и турбины. - и отводится обычно через отдельное вторичное (холодное) сопло. Поскольку байпасная секция системы сжатия создает дополнительную нагрузку на турбинную систему, скорость истечения первичного (горячего) сопла снижается. Оба сопла вносят вклад в общую тягу двигателя. Дополнительный воздух для обводного потока увеличивает сопротивление поршня в трубе забора воздуха, но все же наблюдается значительное увеличение чистой тяги. Обычно байпасное сопло имеет более низкую скорость струи, чем первичное сопло, потому что оно имеет более низкую температуру нагнетания. Эквивалентную общую скорость струи можно вычислить, зная, какой воздушный поток и тяга вносит каждое сопло. В некоторых турбовентиляторных двигателях два выхлопных потока встречаются и выпускаются через одно общее сопло.

Теперь эффективность Фруда, или Пропульсивная, может быть определена как:

ηf = 2 / (1 + (Vj / Va))

Таким образом, если эквивалентная тяге реактивная скорость (Vj) по отношению к скорости воздушного судна (Va) уменьшается, эффективность Фруда увеличивается. Это улучшает общую тепловую эффективность , что приводит к снижению удельного расхода топлива .

Помимо снижения расхода топлива по сравнению с обычным турбореактивным двигателем, положительным побочным эффектом является то, что ядро ​​горячего газа из выхлопных газов реактивного двигателя окружено трубкой более холодного и медленно движущегося воздуха, что снижает уровень шума. Компания Rolls-Royce назвала эту конструкцию Bypass Turbojet .

Гриффит, который к тому времени стал главным инженером Rolls-Royce , предложил построить чисто экспериментальную конструкцию с байпасом с использованием частей Avon и другого экспериментального реактивного двигателя, AJ.25 Tweed . В апреле 1947 года была предложена конструкция с усилием 5000 фунтов (22000 Н), но в течение следующих нескольких месяцев она была изменена, чтобы превратиться в более крупную конструкцию с усилием 9250 фунтов (41 100 Н) в ответ на потребность в новой конструкции. двигатель для низкоуровневой версии бомбардировщика Vickers Valiant Mk.2 . В октябре было дано добро на строительство этого более крупного проекта под названием RB.80 .

Ранние модели [ править ]

В ходе разработки было решено дополнительно улучшить базовую конструкцию, добавив еще одну функцию, которая стала тогда широко распространенной, а именно двухзолотниковую компоновку компрессора. Ранние двигатели обычно состояли из ряда ступеней компрессора, соединенных через вал с одной или несколькими ступенями турбины, с горелками между ними, расположенными вокруг вала. Хотя это устройство является механически простым, его недостатком является снижение эффективности компрессора. Ступени компрессора работают с максимальной эффективностью при вращении на определенной скорости для любого заданного давления воздуха на входе - в идеальном компрессоре каждая ступень будет работать с отдельной скоростью. Конструкция с несколькими золотниками, впервые использованная на турбореактивном двигателе Bristol Olympus , [2]Это компромисс, когда компрессор разделен на «золотники», предназначенные для работы с максимальной скоростью, с приводом от отдельных турбин через концентрические валы. Распространены конструкции с двумя и тремя золотниками; помимо этого 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. Проектные работы, получившие теперь обозначение Министерства снабжения как RCo.2 , были завершены в январе 1950 года, и первый образец впервые был запущен в июле 1952 года с тягой в 10 000 фунтов силы (44 000 Н). К этому времени «Доблестный следопыт» низкого уровня был заброшен, и поэтому первому экземпляру суждено было стать последним. Тем не менее, он подтвердил базовую концепцию звука и «отлично проработал все 133 часа своей жизни». [3]

Работа над RCo.2 вскоре нашла хорошее применение. В октябре 1952 года Королевские военно-воздушные силы заключили контракт на Vickers V-1000 , большой реактивный стратегический транспорт, который должен был обеспечивать поддержку бомбардировщиков V в полевых условиях только за счет авиатранспорта. Vickers также планировал разработать пассажирскую версию той же базовой конструкции, что и VC-7. Конструкция V-1000 выглядела как увеличенная комета де Хэвилленда.но от Valiant он взял компоновку крыла и добавил сложную стреловидность (мимолетная мода в британском дизайне). Он также отличался встроенными в крыло двигателями Comet, требующими двигателя с небольшим поперечным сечением, что ограничивало количество байпасных каналов, которые мог использовать двигатель. Тем не менее, он требовал большей мощности, чтобы выдержать полную массу 230 000 фунтов (100 000 кг), поэтому Rolls ответил более крупным RCo.5 .

Новый двигатель во многом был похож на RCo.2, но отличался деталями. Компрессор низкого давления теперь имел шесть ступеней, а компрессор высокого давления - девять, приводимые в движение двух- и одноступенчатыми турбинами соответственно. Первый RCo.5 был запущен в июле 1953 года и прошел официальный рейтинг типа в августе 1955 года на уровне 13 000 фунтов силы (58 000 Н). Строительство прототипа V-1000 шло полным ходом на заводе Vickers Armstrong's Wisley летом 1955 года, когда весь проект был отменен. Задумавшись над концепцией базирования V-бомбардировщиков за пределами Великобритании, необходимость в V-1000 стала сомнительной, и решение отказаться от проекта стало простым решением.

Производственные версии [ править ]

ТРДД Rolls-Royce Conway с низким байпасом от Боинга 707 .

Conway был снова спасен, когда он был выбран для привода варианта 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 (64 000 Н), которая впервые была запущена в январе 1956 года. Однако RCo 8 был пропущен после получения запроса от Trans-Canada Airlines (TCA) исследует Boeing 707 с двигателем Conway или Douglas DC-8 , заинтересовав обе компании этой идеей. Компания Rolls-Royce отреагировала разработкой еще более крупной модели Conway, RCo.10 с усилием 16 500 фунтов силы (73 000 Н) и предложив аналогичный военный класс.RCo.11 для Виктора. 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 совершил полет на модифицированном прототипе Avro Vulcan VX770 9 августа 1957 года, но в следующем году самолет потерпел крушение . RCo.11 совершил полет на Викторе 20 февраля 1959 года.

Boeing подсчитал, что Conway с байпасом только 30% увеличит дальность полета 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 действия составило максимум 2%. [4] 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 . [5]Развитие RCo.10 было так гладко , что после доставки небольшого количества для испытаний, поставки продукций перешли на 17500 фунтов-силу (78,000 N) RCo.12 , который был спроектирован, построен и испытан перед планерами завершения тестирования. Boeing 707-420 отличался характерным зубчатым выхлопным соплом (на фото выше), включающим шумоподавление и механическое и аэродинамическое реверсирование тяги до 50%, которое было разработано и поставлено Rolls-Royce. [6] Дуглас разработал реверсивно-подавляющее сопло DC-8 для работы в сочетании с регулируемым эжектором, который обеспечивал необходимое дополнительное подавление шума. [7]

Несмотря на успех в этой роли, только 37 707 и 32 DC-8 были оснащены Conway, в основном благодаря поставке первого американского байпасного двигателя Pratt & Whitney JT3D . Тем не менее, Conway успешно использовался на этих самолетах и ​​стал первым коммерческим авиадвигателем, которому был предоставлен срок эксплуатации до 10 000 часов между капитальными ремонтами. [8] Из-за Conway взлеты B707-420 были самыми громкими для авиалайнеров в аэропортах и ​​населенных пунктах, пока Concorde не вступил в строй. [9]Однако Conway был революционным, будучи первым турбовентиляторным и первым коммерческим двигателем, оснащенным лопатками турбины с внутренним воздушным охлаждением, что частично объясняло его высокий КПД и чрезвычайно высокую температуру выхлопных газов, составляющую 1247 ° F (675 ° C). [10]

Окончательные версии [ править ]

В окончательной разработке Conway сначала участвовал RCo.42 , разработанный специально для Vickers VC10 . Поскольку к этому моменту необходимость в двигателях с встраиваемыми крыльями отпала, компания Rolls-Royce резко увеличила диаметр нулевой ступени, чтобы увеличить байпас с 30% до 60%. Были внесены и другие важные изменения, в первую очередь в компрессор низкого давления. Первый запуск был в марте 1961 года. Взлетная мощность составляла 20 370 фунт-сила (90 600 Н). Последней моделью Super VC10 была модель RCo.43 , рассчитанная на 21 800 фунтов силы (97 000 Н). [11]

Дизайн [ править ]

RCo.12 Conway был турбовентиляторным двигателем с осевым потоком и низким байпасом около 30% или коэффициентом байпаса 0,3: 1. Он имел семиступенчатый компрессор низкого давления, первые шесть ступеней из алюминия, а последняя из титана. За этим стоял девятиступенчатый компрессор высокого давления, первые семь ступеней из титана и два последних из стали. Обводной канал корпуса также был выполнен из титана. Обводной канал запустился после седьмой ступени. [12] Зона горения состояла из десяти канальных газовых баллончиков . Компрессор высокого давления приводился в движение одноступенчатой ​​турбиной с полыми лопатками с воздушным охлаждением, за которой следовала двухступенчатая турбина, питающая компрессор низкого давления. [13] Аксессуары были расположены вокруг передней части двигателя, чтобы минимизировать общий диаметр.

RCo.12 развивал 17 500 фунтов силы (78 000 Н) на взлете, весил 4 544 фунта (2061 кг) в сухом виде и имел удельный расход топлива 0,725 на взлете и 0,874 в крейсерском режиме.

В 1968 году лопасти вентилятора Hyfil из углеродного волокна были установлены на Conways VC10, эксплуатируемых BOAC . [14]

Патентный спор [ править ]

В ноябре 1966 года на входе в двигатель Conway, вместе с теми , для коммерческих Эйвона и Спейте установки, был предмет нарушения патентных прав против Rolls-Royce по RATEAU, французский производитель паровых турбин и автомобильных нагнетателей , Société льют l'эксплуатации деза одежда Rateau of La Courneuve. В патенте указано, что воздухозаборник своей диффузной внутренней формой определяет скорость воздуха, поступающего в компрессор двигателя. Поскольку у Conway в Boeing 707 и других двигателях Rolls-Royce были диффузионные воздухозаборники, ожидается, что Рато получит компенсацию за каждый произведенный двигатель, а также остановит все производство в будущем. Хотя претензия Рато был направлена ​​только против Rolls-Royce, их понимание цели впуска применимо к любой установке реактивного двигателя. Свидетели Rolls-Royce, в том числе Фрэнк Уиттл, убедили судью, что всасывание не производило заявленного эффекта [15] [16] и что это утверждение было «спекулятивным», поскольку к 1939 году ни один реактивный двигатель с осевым потоком не имел построен [17] и что в более ранних патентах Фрэнка Уиттла и других уже рассматривалась конструкция воздухозаборников.

Варианты [ править ]

RCo.2
RCo.3
RCo.5
RCo.7
RCo.8
RCo.10
RCo.11
RCo.12
RCo.14
RCo.15
RCo.17
RCo.42
RCo.42 / 1
RCo.43
Конвей 103
(RCo.11)
Конвей 505
(RCo.10)
Конвей 507
(RCo.10)

Приложения [ править ]

  • Боинг 707-420
  • Дуглас DC-8-40
  • Хэндли Пейдж Виктор
  • Виккерс VC10
    Двигатели Rolls-Royce Conway на BOAC Boeing 707-436

Двигатели на дисплее [ править ]

Роллс-Ройс Конвей
  • Сохранившийся двигатель Rolls-Royce Conway выставлен на всеобщее обозрение в Королевском военно-воздушном музее Косфорда .
  • Музей Фонда авиационных наук Фарнборо, Фарнборо, Великобритания.
  • В складском крыле Канадского музея авиации и космонавтики в Оттаве, Канада.
  • На лужайке перед Lockheed Martin Commercial Engines Solutions в Сен-Лоране, Квебек, Канада. (Бывшее здание Air Canada № 1)
  • Секционированный Конвей показан как часть стека реактивных двигателей в Национальном музее полетов в Ист-Форчуне в Шотландии.
  • Разрезанный Конвей также можно найти в Бруклендском музее , Вейбридж, Великобритания.
  • Секционированный Конвей выставлен в Музее открытий , Ньюкасл-апон-Тайн, Великобритания.
  • Conway RCo.42 выставлен на выставке Rolls-Royce Heritage Trust Collection (Дерби).
  • Секционированный Конвей выставлен в Ньюаркском музее авиации, Ньюарк, Ноттингемшир, Великобритания.

Технические характеристики (Conway RCo.12) [ править ]

Данные Jane's All The World's Aircraft 1969-70 [18]

Общие характеристики

  • Тип: турбовентиляторный
  • Длина: 132,4 дюйма (3360 мм)
  • Диаметр: 42 дюйма (1100 мм)
  • Сухой вес: 4544 фунта (2061 кг)

Составные части

  • Компрессор: двухпоточный осевой ; 7-ступенчатый LP, 9-ступенчатый HP
  • Камеры сгорания : стальные канальные с 10 пламенными трубами Нимоника.
  • Турбина : осевой поток; 1-ступенчатый HP (лопасти Nimonic с воздушным охлаждением), 2-ступенчатый LP
  • Масляная система: с мокрым картером

Спектакль

  • Максимальная тяга : 17500 фунтов (77,8 кН) при 9980 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 круиз sfc = 0,874
  • Удельная тяга : 3,85

См. Также [ править ]

Сопоставимые двигатели

  • Кузнецов НК-8
  • Пратт и Уитни JT3D
  • Rolls-Royce Spey , турбовентилятор меньшего размера, разработанный после Конвея.

Связанные списки

  • Список авиационных двигателей

Ссылки [ править ]

  1. ^ http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/aturbf.html
  2. ^ http://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1954/1954%20-%200985.html
  3. ^ Кей, pp.113
  4. ^ Франсильон, Рене (1999). Boeing 707: пионерский лайнер . Оцеола, Висконсин: MBI Publishing Co. ISBN  0-7603-0675-3 .
  5. ^ Кей, pp.114
  6. ^ Jane's All The World's Aircraft 1960-61 . Лондон, Англия.
  7. ^ Уоддингтон, Терри (1996). Дуглас DC-8 . Серия великих авиалайнеров, том второй. Майами, Флорида: World Transport Press. ISBN 0-9626730-5-6 . 
  8. ^ 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 Вайбак машина
  9. ^ Измеренные или оценочные (не сертифицированные) уровни шума самолета . Консультативный циркуляр 36-2B, 9/6/84. Федеральное управление гражданской авиации, Вашингтон, округ Колумбия. Боковая линия + шум эстакады (EPNdB): B707-420 = 228; Super VC10 = 224; B707-120 = 222; DC8-40 = 219.
  10. ^ Типовой лист сертификата № E-308, редакция 10. Rolls Royce Conway. 5 января 1967 года. Федеральное авиационное агентство, Вашингтон, округ Колумбия.
  11. ^ Jane's All The World's Aircraft 1969-70 . Лондон, Англия.
  12. ^ "Р.Р. Конвей 1" . www.enginehistory.org . Проверено 21 января 2017 года .
  13. ^ http://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1960/1960%20-%200077.html
  14. ^ http://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1968/1968%20-%202107.html?search=rolls-royce%20rb211%20hyfil
  15. ^ "Рато против Роллс-Ройса - Решение". Международный рейс : 684. 4 мая 1967 г.
  16. ^ Пирсон, Гарри (1989). Патенты Rolls-Royce и Rateau . Дерби: Rolls-Royce Heritage Trust. ISBN 0951171089.
  17. ^ Примечание; первыми реактивными двигателями с осевым потоком были немецкий BMW 003 (1940), Jumo 004 (1940) и британский Metropolitan-Vickers F.2 (1941). Первый осевой двигатель Rolls-Royce, Avon , впервые был запущен в 1945 году. Первый французский двигатель с осевым потоком, Snecma Atar , впервые был запущен в 1948 году.
  18. ^ Jane's All The World's Aircraft 1969-70 . Лондон, Англия.
  • Ганстон, Билл (2006). Всемирная энциклопедия авиационных двигателей, 5-е издание . Феникс Милл, Глостершир, Англия, Великобритания: Sutton Publishing Limited. ISBN 0-7509-4479-X.
  • Кей, Энтони, Turbojet, История и развитие 1930–1960 , Том 1, Великобритания и Германия, Crowood Press, 2007. ISBN 978-1-86126-912-6 

Внешние ссылки [ править ]

  • Rolls-Royce Conway By-pass Turbo Jets врекламе полета 1959 годадля Conway
  • Конвей - Эволюция первого турбореактивного двигателя Rolls-Royce By-pass Статья о рейсе 1960 годана Conway
В этой статье о авиационном двигателе отсутствуют некоторые (или все) его характеристики . Если у вас есть источник, вы можете помочь Википедии, добавив его .