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| クレシー | |
|---|---|
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| ロールスロイスクレシー | |
| タイプ | 液冷 V-12 2ストロークピストンエンジン |
| メーカー | ロールス・ロイス・リミテッド |
| デザイナー | エディ・ガス（チーフデザイナー） |
| 最初の実行 | 1941年4月11日 |
| 主な用途 | 未飛行（スーパーマリン スピットファイア用） |
| 建造数 | 6 + 8 Vツインテストユニット |
ロールスロイスクレシーは、イギリスの実験的な2ストローク、90度、V12、液冷式航空エンジンで、排気量1,593.4立方インチ(26.11 L ) 、スリーブバルブと直噴を特徴としている。クレシーは当初、高速「スプリント」迎撃戦闘機用に設計されたが、後に経済的な高高度長距離動力装置と見なされるようになった。1941年から1946年にかけて開発されたこのエンジンは、これまでに製造された2ストローク航空エンジンの中でも最も先進的なものの一つであった。しかし、このエンジンは飛行試験には至らず、プロジェクトは1945年12月にキャンセルされ、ジェットエンジン開発の進歩に追い抜かれた。
このエンジンはクレシーの戦いにちなんで名付けられました。ロールス・ロイス社が2ストローク航空エンジンの命名のテーマとして戦闘を選んだためです。ロールス・ロイス社はこのタイプの他のエンジンを開発しませんでした。
設計と開発
起源
航空研究委員会(ARC)の委員長ヘンリー・ティザード卿は、戦闘機用の高出力「スプリント」エンジンの提唱者であり、1935 年にドイツ空軍の脅威が迫る中、早くもそのような動力装置の必要性を予見していた。ティザードが友人のハリー・リカードに影響を与え、後にクレシーとなるエンジンを開発したとされている。[1]このアイデアは、1935 年 12 月のエンジン小委員会の会議で初めて公式に議論された。
「委員長は、航空省が国内防衛用のスプリントエンジンの開発を望んでいるのであれば、燃料消費をどの程度無視できるかという問題があると述べた。リカルド氏は最近の会話でこの点を取り上げ、特定の状況下では燃料消費量が多いことが許容されない可能性があるかどうかを尋ねた。もしそうなら、2ストロークガソリンエンジンの可能性を調査することは魅力的に思われる。」
— ヘンリー・ティザード『ロールスロイス・クレシー』
1927年から1930年にかけて航空省との契約でロールスロイス ケストレルを改造した2基のエンジンを使用して得られた経験は、2ストローク スリーブバルブ設計のさらなる研究の価値を証明していた。これらのエンジンは両方とも当初はディーゼルスリーブバルブ操作に改造され、元の設計よりも出力が低下し、機械的な故障も増加したことが報告されていたが、改造された1基のケストレルはその後、ジョージ エイストン大尉によってスピード オブザ ウィンドという陸上速度記録車に使用され、成功を収めた。[2] 2基目のエンジンはさらにガソリン噴射に改造され、標準のケストレルよりも大幅に出力が向上した。[3]
単気筒の開発は、プロジェクトエンジニアのハリー・ウッドの指揮の下、リカルド社が設計したテストユニットを使用して 1937 年に開始されました。クレシーはもともと圧縮点火エンジンとして考案され、ロールスロイス社は以前にケストレルエンジンをディーゼルで動くように改造していました。リカルド社と共同でクレシー自体の開発を開始する頃には、航空省は燃料噴射はそのままに、より従来的な火花点火レイアウトに戻すことを 決定していました。
技術的な説明
クレシーは、これまでに製造された2ストローク航空エンジンの中で最も先進的なものの一つと言われています。[4]
最初の完全なV12エンジンは、ハリー・ウッド率いるチームと主任設計者のエディ・ガスによって設計され、1941年に製造されました。ボアは5.1インチ（129.5 mm）、ストロークは6.5インチ（165.1 mm）、圧縮比は7:1、重量は1,900ポンド（862 kg）でした。[5]点火角度はBTDCで30度、スーパーチャージャーブーストは15 lbf/in²（100 kPa）が標準でした。ベンチテストでは1,400馬力（1,000 kW）を生み出しましたが、振動とピストンとスリーブの冷却に問題がありました。[6]非常に大きな2ストローク排気によって生み出される推力は、エンジンの定格出力に加えてプロペラ で30%のパワー増加に相当すると推定されました。エンジンのパワーはそれ自体興味深いものでしたが、高速での追加排気推力は、ロールスロイスマーリンなどのエンジンと、将来期待されるジェット エンジンの間の有効なつなぎとなる可能性がありました。シリアル番号は偶数でした。ロールスロイスでは、正面から見て 時計回りに回転するエンジンには偶数番号をつけるのが慣例だったためです。
スリーブバルブ
往復動スリーブバルブは、ジャンクヘッドで密閉されるのではなく、端が開いていた。端が開いているため、スリーブのストロークの底部にあるシリンダー壁の高い位置にある排気ポートが露出し、スリーブに切り込まれたポートは流入する負荷のみを処理する。スリーブのストロークはピストン移動量の30%にあたる1.950インチ (49.5 mm) で、クランクシャフトより15度前方で作動する。[5]クレシースリーブバルブは同様の構造だが、ロイ・フェデンが開発した回転式スリーブバルブ設計とは作動が異なっており、 1932年にブリストル パーセウスという航空機エンジンで初めて実用化された。 [7]
過給および排気タービン
ほとんどの 2 ストローク エンジンのようにクランクケースを圧縮するのではなく、過給を使用してシリンダーに強制的に充填しました。これにより、多くの 2 ストローク エンジンに見られる全損失型ではなく、従来の潤滑システムを使用できました。層状充填が使用され、燃料は燃焼室のバルブのような延長部分に噴射され、ツインスパーク プラグが濃い混合気に点火しました。最大から 60% の間で生成される電力を制御するために、15 から 23:1 の動作可能な空燃比が利用可能でした。スパーク プラグの近くで維持された濃い混合気はデトネーションを減らし、より高い圧縮比またはスーパーチャージャー ブーストを可能にしました。アイドリングを実現するために、スーパーチャージャー スロットルも使用されました。スーパーチャージャー スロットルは新しいボルテックス タイプで、インペラー ブレードの有効迎え角を60 度から 30 度まで変化させました。これにより、スロットル時にスーパーチャージャーを駆動するために必要な電力が削減され、巡航電力での燃料消費が削減されました。
その後のテストでは、イギリスで初めて飛行したジェットエンジンであるホイットルW.1ターボジェットで使用されたものの半分のスケールの排気タービンが使用された。従来のターボチャージャーとは異なり、タービンはエンジンの補助ドライブシャフトに接続され、動力回収装置として機能した。タービンを使用することで燃料消費量が減り、エンジンを大型の輸送機に使用できると考えられた。これはテスト中に確認されたが、過熱による故障やドライブシャフトの破損が発生した。[8]
テスト概要表
次の表は、テスト実行プログラム、実行時間、および発生した障害の一部をまとめたものです。
データ元: [9]
キャンセル
ジェットエンジン開発の進歩がクレシーの進歩を追い越し、このエンジンの必要性はなくなった。その結果、プロジェクトの作業は1945年12月に中止され、その時点で完成したものは6つしか製造されていなかったが、プロジェクト中にさらに8つのVツインエンジンが製造された。クレシーs/n 10は1944年12月21日に1,798馬力 (1,341 kW) を達成したが、これは排気タービンを含めると2,500馬力 (1,900 kW) に相当する。[10]その後、リカルドE65エンジンで単気筒テストが行われ[11]、完成したエンジンで5,000ブレーキ馬力 (3,700 kW) に相当する結果が得られた。1945年6月までに、V12エンジンで合計1,060時間が稼働し、Vツインでさらに8,600時間のテストが行われた。[12] 6基のクレシーエンジンの運命は不明のままである。
クレシーはユニークな試みであることが証明され、ロールスロイス社は他の2ストローク航空エンジンを開発しなかった。当時の先進的なピストンエンジンの概念は、実用的なジェットエンジンの出現によって追い抜かれたのである。[13]
アプリケーション（予定）
1941年夏、スーパーマリン スピットファイア Mk II P7674がハックナルに納入され、カウリングの図面とシステムの詳細を設計できるようにクレシーのモックアップが取り付けられました。最初の量産型スピットファイア Mk III は、飛行可能なクレシーを取り付けるために 1942 年初頭にハックナルに納入される予定でしたが、これは実現しませんでした。[14] 1942 年 3 月の王立航空機製作所の報告書(No. E.3932) では、クレシー エンジンを搭載したスピットファイアの性能を推定し、これをグリフォン 61搭載型と比較しました。報告書では、クレシーの最大出力はスピットファイアの機体には大きすぎるが、出力を下げたバージョンではグリフォン搭載戦闘機よりもかなりの性能向上が見込まれると述べられていました。[15]
デ・ハビランド モスキートに関する研究では、クレシーの設置に関して複雑な問題が発生することも示されました。
1942 年、ロールスロイス ハックナル社はエンジン搭載試験のためにノースアメリカン P-51 マスタングを受け取りました。これがきっかけでクレシー版の研究が進められ、マスタングはスピットファイアよりもエンジン搭載に適していることが判明しました。しかし、これらの研究はそれ以上進められませんでした。
飛行可能なエンジンの可能性が近づいたため、1943年3月28日にホーカーヘンリー L3385がクレシーを搭載するためにハックナルに納品されました。しかし、エンジンは入手できず、機体は1945年9月11日に廃棄されるまでハックナルに残されました。[16]
1943 年以降、クレシーの陸海空でのユニークな特性を生かした戦後の輸送プロジェクトが数多く検討されましたが、いずれも設計図以上の成果は得られませんでした。
仕様
ロールスロイスクレシーのデータ。 [5]
一般的な特徴
- タイプ: 12気筒過給液冷2ストローク航空機ピストンエンジン
- ボア： 5.1インチ（129.5 mm）
- ストローク: 6.5インチ (165.1 mm)
- 排気量： 1,536 in3（ 26 L）
- 乾燥重量: 1,900 ポンド (862 kg)
コンポーネント
- バルブトレイン：クランクシャフト駆動往復スリーブバルブ
- スーパーチャージャー:インペラブレードの迎え角が可変で最大 18 psi (124 kPa) のブーストを提供するギア駆動の遠心式スーパーチャージャー。
- ターボチャージャー：排気タービンを装備したエンジン3基（ Whittle W.1タービンの50%スケールバージョン
- 燃料システム:直接燃料噴射、2 x CAV 6気筒ポンプ
- 燃料タイプ: 100オクタンガソリン
- オイルシステム：ギアポンプ
- 冷却システム:液冷
- 減速比： 0.451:1（左ハンドル）
パフォーマンス
- 出力: 2,729 馬力 (2,035 kW)
- 比出力： 1.71 hp/in 3 (77.97 kW/L)
- 圧縮比： 7:1
- 燃料消費量: 2,500 rpmで85.4ガロン/時（388.2 L/時）
- 燃料消費量: 1,800 rpm で 0.55 パイント/hp/hr (排気タービン付き、約 293 g/kWh)
- パワーウェイトレシオ: 1.43 hp/lb (2.36 kW/kg)
参照
関連開発
同等のエンジン
- ネイピア ノマド
- ネイピアセイバー
- Saurer FLB 1000 : 同じく、燃料噴射を維持したままガソリンに改造された 2 ストローク ディーゼル。
関連リスト
参考文献
注記
引用
- ^ ナハム、フォスターペッグ、バーチ 1994、p.26。
- ^ ナハム、フォスターペッグ、バーチ 1994年。pp.14–15。
- ^ ナハム、フォスターペッグ、バーチ 1994、p.15。
- ^ ガンストン1986年、143ページ。
- ^ abc ナハム、フォスターペッグ、バーチ 1994、pp.42–44。
- ^ ルブラ1990、149ページ。
- ^ ラムズデン 1994、23ページ。
- ^ ナハム、フォスターペッグ、バーチ1994、p.121。
- ^ ナハム、フォスターペッグ、バーチ 1994、pp.127-131。
- ^ ナハム、フォスターペッグ、バーチ 1994、65ページ。
- ^ ヒエットとロブソン 1950、21-23ページ。
- ^ ナハム、フォスターペッグ、バーチ1994、p.117。
- ^ ナハム、フォスターペッグ、バーチ 1994、p.40。
- ^ スピットファイアMk IIIの生産は試作機の生産に留まった。
- ^ ナハム、フォスターペッグ、バーチ 1994、pp.103–104
- ^ ナハム、フォスターペッグ、バーチ 1994、p.79。
文献
- Nahum, A.、Foster-Pegg, RW、Birch, D. The Rolls-Royce Crecy、Rolls-Royce Heritage Trust。ダービー、イギリス。1994年ISBN 1-872922-05-8
- ガンストン、ビル。世界航空エンジン百科事典。ケンブリッジ、イギリス。パトリック・スティーブンス社、1989年。ISBN 1-85260-163-9
- Hiett,GF、Robson,JVB航空機用高出力 2 サイクル スリーブ バルブ エンジン: リカルド社研究所で製造およびテストされた 2 サイクル ガソリン噴射研究ユニットの開発に関する説明。 ジャーナル: 航空機工学および航空宇宙技術。年: 1950 巻: 22 号: 1 ページ: 21 - 23。ISSN 0002-2667
- ラムズデン、アレック。『英国のピストンエンジンとその航空機』マールボロ、ウィルトシャー：エアライフ・パブリッシング、2003年。ISBN 1-85310-294-6。
- Rubbra, AAロールスロイス ピストン航空エンジン - 設計者の思い出: 歴史シリーズ第 16 号:ロールスロイス ヘリテージ トラスト、1990 年。ISBN 1-872922-00-7