ロールスロイスケストレル

チョウゲンボウ
	ロイヤル・エアフォース・ミュージアム・コスフォードのロールス・ロイス・ケストレルXVI
タイプ	ピストン V-12 航空エンジン
メーカー	ロールス・ロイス・リミテッド
最初の実行	1926年後半
主な用途	ホーカー・ハート・; マイルズ・マスター
建造数	4,750
に発展した	ロールスロイスゴスホーク; ロールスロイスペレグリン

ロールス・ロイスケストレル（内部型式F ）は、ロールス・ロイス社製の排気量21.25リットル（1,295 in³）のV型12気筒航空機エンジンである。同社初の鋳造ブロックエンジンであり、その後の同社のピストンエンジン設計の大半の原型となった。^[1]戦間期に使用され、ホーカー・フューリーやホーカー・ハート・ファミリー、ハンドレページ・ヘイフォードなど、当時のイギリスの戦闘機や爆撃機の多くに搭載された。ケストレルエンジンは海外の空軍顧客にも販売され、ドイツのメッサーシュミット Bf 109やユンカース Ju 87「シュトゥーカ」急降下爆撃機の試作機に使用された。これはユンカース Jumo 210エンジンの搭載準備が整っていなかったためである。^[2]ケストレルエンジンのいくつかの実例は今日でも飛行可能な状態を保っている。

設計と開発

起源

以前の直列エンジンの設計は、一般的に鋳造アルミニウムのクランクケースの上に構築され、個別に機械加工されたスチールシリンダーが上部にボルトで固定されていました。関係する力を考慮すると、シリンダーをクランクケースに接続するシステムは堅牢である必要があり、重量が増加し、エンジン全体をクランクケースの構造に依存して保持していました。

1923年、カーチスCRが1923年シュナイダートロフィーを受賞した。CRは、個々のシリンダーを鋳造アルミニウムブロックに置き換えた、当時導入されたカーチスD-12エンジンを搭載していた。これによりエンジンの強度が大幅に向上し、エンジンの残りの部分が大幅に簡素化されて全体的に大幅に軽量化され、2つの部品を1回の作業でボルトで固定するだけなので組み立ても容易になった。鋳造ブロックはすでにクランクケース用に製造されていたため、既存の組み立てラインを新しいシステムに変換するのは簡単で、必要なのはピストンに必要な精度でブロックをフライス加工する新しい機械だけだった。^[3]

カーチスD-12 は当時最も強力なエンジンの 1 つであり、ネイピアライオンなどの他の同時代の高出力エンジンと記録を交換し続けました。当時、英国の航空エンジン製造業者は、D-12 と同等の出力定格を持ち、かつ軽量でコンパクトなエンジンを提供できませんでした。D-12 はフェアリーによってライセンス供与され、フェリックスとして英国に導入されました。

ネイピアの主任設計者であり、ネイピアライオンエンジンの設計者でもあるアーサーローレッジは、1921 年にロールスロイス社に入社し、「F.H. ロイス氏の主任アシスタント」の職に就きました。^[4]^[5]ローレッジは鋳造ブロックを使用した新しいエンジンを発表するためのチームを編成しましたが、その目標は D-12 を上回ることに設定しました。これは、あらゆる高度で過給することで達成され、自然吸気エンジンを上回る性能を発揮します。以前は、過給 (およびターボ過給) は主に高高度設計で使用され、航空機が上昇する際に周囲の気圧が低下するのを相殺して出力を維持していました。しかし、新しい製造技術により、エンジンは非常に強力になり、シリンダーに過度のストレスを与えることなくあらゆる高度で過給できるようになり、小型エンジンを大型エンジンのように動作させることができるため、出力重量比が向上します。

ケストレルエンジンのプロトタイプは 1926 年に初めて稼働し、1927 年に 450 馬力 (335 kW) の定格出力で初飛行しました。このエンジンは当初、自然吸気式でした。

改善点

ホーカーハインドを流線型に改造したケストレル。ハックススターターの運転犬が見える

このエンジンは 1927 年に 450 馬力 (335 kW) で初めて生産されましたが、すぐに IB バージョンで圧縮比を 7:1 に高めて 525 馬力 (390 kW) に改良されました。IB バージョンは、1930 年代初頭のイギリス空軍の主力であったホーカーハートファミリーの航空機で広く使用されました。

開発は継続され、Vモデルでは遠心式スーパーチャージャーが導入され、出力は695馬力（520kW）に増加しました。

1930年代後半にオクタン価の高い航空燃料が利用できるようになったことで、エンジンはデトネーションの影響を受けずに高出力レベルまでブーストできるようになりました。マイルズマスターM.9プロトタイプに使用されたマークXVIエンジンは745馬力（500kW）を発揮し、1940年のXXX型は720馬力（537kW）で運用されました。^[6]

冷却システム

ケストレルの重要な進歩の 1 つは、加圧冷却システムの使用でした。水は標準大気圧で 100°C で沸騰しますが、高度が上がるとこの圧力は低下するため、水の沸点も高度とともに低下します。空対空冷却システムによって排除される熱量は、最大冷却剤温度と容量の関数であるため、結果として生じる冷却能力の低下は、冷却剤を沸点未満に保つ必要があるため、この時期の航空エンジン出力の制限要因になりました。

解決策は、エンジンの冷却システム全体を加圧し、冷却剤が沸騰する温度を上げることでした。これにより、高度による冷却性能の低下を緩和できるだけでなく、同じ熱負荷に対して航空機内でより小さな冷却システムを使用できるようになります。ケストレルは、沸騰点を約150°Cに保つために冷却剤の圧力を維持するように設計されました。^[7]

バリエーション

ケストレルの初期の派生型では、過給なしのエンジンは2種類の圧縮比で利用でき、「A」エンジンは圧縮比6:1、「B」エンジンは高圧縮比7:1であった。^[8]ケストレルはギア駆動の過給機を装着できるように設計されており、初期のケストレル派生型では、「MS」エンジンは中程度の過給、「S」エンジンは完全な過給であった。^[8]ケストレルの派生型の多くは、初期のマークを改造または変更して生産された。^[9]

ケストレルI、FX（1927–28）–最大連続出力460馬力（340kW）、直接駆動左ハンドルトラクター駆動、圧縮比6：1。^[10]

ケストレル IA、F.XIA（1927–28）–最大連続出力490馬力（370kW）、ギア付き右ハンドルトラクター駆動、圧縮比6：1。新造エンジンの生産数は合計18台。^[11]

ケストレルIB、F.XIB（1929–34） – 77オクタン燃料使用時、2,700rpmで5分間の最大出力616bhp（459kW）、最大連続出力480hp（360kW）。圧縮比7:1。新造エンジンの生産数は合計580台。^[11]

ケストレルIB3、F.XIB3（1934年） - 最大連続出力480馬力（360kW）、圧縮比7:1。新造エンジンの生産数は合計92台。^[12]

ケストレルIB4、F.XIB4（1934年） - 最大連続出力480馬力（360kW）、圧縮比7:1。新造エンジンの生産は合計5機。^[12]

ケストレルIB5、F.XIB5（1934年） - 最大連続出力480馬力（360kW）、圧縮比7:1。新造エンジンの生産数は合計34機。^[12]

ケストレル IMS、F.XIMS（1929） - 最大連続出力525 / 535 hp（391 / 399 kW）、中過給、圧縮比6：1。新造エンジンの生産数は合計1。^[12]

ケストレル IS、F.XIS (1928–33) – 最大連続出力480馬力 (360kW)、フル過給、圧縮比6:1。新造エンジンの生産数は合計9機。^[12]

ケストレルIIA、F.XIIA（1927-29） - 最大連続出力490馬力（370kW）、圧縮比6：1。新造エンジンの生産数は合計31機。^[12]

ケストレルIIB、F.XIIB（1933年） - 最大連続出力490馬力（370kW）、圧縮比7:1。新造エンジンの生産数は合計20基。^[12]

ケストレル IIMS、F.XIIMS (1928–35) – 77オクタン燃料使用時、2,700 rpmで5分間の最大出力660 bhp (490 kW)、最大連続出力525 / 535 hp (391 / 399 kW)。トラクター駆動、中型スーパーチェンジ、圧縮比5.5:1。新造エンジンの総生産数は82で、一部は後にショートシンガポール用のプッシャー駆動に改造された。^[13]

ケストレル IIMS.2、F.XIIMS.2 (1933–34) – 最大連続出力525 / 535 hp (391 / 399 kW)、中型スーパーチェンジ、圧縮比6:1。新造エンジンの生産総数は64台。^[14]

ケストレル IIMS.5、F.XIIMS.5 (1934) – 77オクタン燃料使用時2,700 rpmで最大出力656 bhp (489 kW)、最大連続出力525 / 535 hp (391 / 399 kW)、中型スーパーチェンジ、圧縮比6:1。新造エンジンの生産は合計5基。^[14]

ケストレル IIMS.6、F.XIIMS.6 (1935) – 最大連続出力525 / 535 hp (391 / 399 kW)、中型スーパーチェンジ、圧縮比6:1。新造エンジンの生産数は合計16台。^[14]

ケストレルIIS、F.XIIS（1928–38） – 77オクタン燃料を使用して2,750rpmで5分間1.75psi（12.1kPa）のブーストで最大出力550bhp（410kW）、最大連続出力480hp（360kW）。フル過給、圧縮比6:1。通常はトラクター駆動だが、グロスターTC.33に装備されたバージョンはプッシャー駆動だった。^[14]

ケストレルIIIB、F.XIVB – 最大連続出力480馬力（360kW）、圧縮比7:1。^[14]

ケストレルIIIMS、F.XIVMS（1933–35）–最大連続出力515 / 535馬力（384 / 399kW）、中型スーパーチェンジ、圧縮比5.5：1。通常はトラクター駆動だが、ショートシンガポールIIIに搭載されたバージョンはプッシャー駆動だった。^[14]

ケストレル IIIMS.2、F.XIVMS.2 (1933–34) – 最大連続出力515 / 535 hp (384 / 399 kW)、中型スーパーチェンジ、圧縮比6:1。新造エンジンの生産数は合計20台。^[14]

ケストレル IIIMS.4、F.XIVMS.4 (1934) – 最大連続出力515 / 535 hp (384 / 399 kW)、中型スーパーチェンジ、圧縮比6:1。新造エンジンの生産数は合計16台。^[14]

ケストレル IIIMS.6、F.XIVMS.6 (1935) – 離陸時または77オクタン価燃料使用時1分間、2,700 rpmで1.5 psi (10 kPa)のブーストで最大出力650 bhp (480 kW)、最大連続出力515 / 535 hp (384 / 399 kW)。中型スーパーチェンジ、圧縮比6:1。新造エンジンの生産数は合計16台。^[14]

ケストレル IIIS、F.XIVS (1930–38) – 離陸時または77オクタン価燃料使用時1分間、2,700 rpmで1.75 psi (12.1 kPa)のブーストで最大出力580 bhp (430 kW)、最大連続出力480 hp (360 kW)。完全スーパーチェンジ、圧縮比6:1。新造エンジンの生産数は合計71台。^[14]

ケストレル IIIS.3、F.XIVS.3 (1934) – 最大連続出力480馬力 (360kW)、完全スーパーチェンジ、圧縮比6:1。新造エンジンの生産数は合計48台。^[14]

ケストレルIV（1935年） - 最大連続出力645/695馬力（481/518kW）、完全スーパーチェンジ、圧縮比6:1。単一エンジンで製造され、ロールスロイスゴスホークのプロトタイプとなった。^[14]

ケストレル V、V Spl. (1933–38) – 87オクタン燃料使用時、2,900 rpmで3.5 psi (24 kPa)のブーストで最大出力742 bhp (553 kW)、最大連続出力645 / 695 hp (481 / 518 kW)。完全スーパーチェンジ、圧縮比6:1。新造エンジンの生産数は合計1,178台。^[15]

ケストレルVDR（1937年） – 77オクタン燃料使用時、2,350rpmで2.25psi（15.5kPa）のブーストで最大出力556bhp（415kW）、最大連続出力492hp（367kW）。完全スーパーチェンジ、圧縮比6:1。^[15]

ケストレル VI (1934–1936) – 離陸時または87オクタン価燃料使用時1分間、2,700rpmで6psi (41kPa)のブーストで最大出力740bhp (550kW)、最大連続出力665/695hp (496/518kW)。完全スーパーチェンジ、圧縮比6:1。新造エンジンの生産数は合計258台。^[15]

ケストレルVII – 最大連続出力675 / 700馬力（503 / 522kW）、中型スーパーチェンジ、圧縮比6:1。^[16]

ケストレル VIII (1936–37) – 最大連続出力675 / 700 hp (503 / 522 kW)、中型スーパーチェンジドプッシャードライブ、圧縮比6:1。新造エンジンの生産数は合計133台。^[16]

ケストレルIX（1934-37） – 最大連続出力675/700馬力（503/522kW）、中型スーパーチェンジトラクタードライブ、圧縮比6:1。新造エンジンの生産台数は合計136台。^[16]

ケストレルX（1934-37） – 87オクタン燃料使用時、2,900rpmで5分間636bhp（474kW）、最大連続出力520/545hp（388/406kW）。圧縮比7:1。新造エンジンの生産台数は合計1,161台。^[16]

ケストレルXDR（1937年） - 最大連続出力500/525馬力（373/391kW）、圧縮比7:1。^[16]

ケストレルXI（1935-36年） - 最大連続出力520/545馬力（388/406kW）、圧縮比7:1。新造エンジンの生産台数は合計55台。^[16]

ケストレルXII – 最大連続出力520 / 545馬力（388 / 406kW）、圧縮比7:1。^[16]

ケストレルXIV – 最大連続出力640 / 670馬力（480 / 500kW）、フル過給、圧縮比6:1。^[16]

ケストレルXV – 最大連続出力640 / 670馬力（480 / 500kW）、フル過給、圧縮比6:1。^[16]

ケストレル XVI、XVI Spl. (1936–38) – 最大連続出力640 / 670 hp (480 / 500 kW)、フル過給、圧縮比6:1。新造エンジンの生産台数は合計95台。^[16]

ケストレルXVI（DR）（1937年） - 最大連続出力640 / 670馬力（480 / 500kW）、フル過給、圧縮比6：1。^[16]

ケストレル XVI (VP) (1937) – 87オクタン燃料使用時、3,000rpmで5分間3.25psi (22.4kPa)のブーストで最大出力773bhp (576kW)、最大連続出力640/670hp (480/500kW)。フル過給、圧縮比6:1。マイルズケストレル用にMk Vから改造された。^[16]

ケストレルXXX（1938年） - 離陸時または87オクタン燃料使用時1分間、2,750rpmで5psi（34kPa）のブーストで最大出力720bhp（540kW）。完全過給、圧縮比6.2：1。マイルズマスターで使用されたケストレルの最終型は、通常Mk VとMk XVIの古いケストレルを最新の部品で再構築して製造されました。^[17]

さらなる発展

1927年、ケストレルのプロトタイプが完成すると、飛行艇に使用するために、より大きく、より強力なエンジンの必要性が考えられ、ケストレルの5インチに対して6インチのシリンダーボアを使用したエンジンの開発が開始され、これがロールスロイスバザードとなった。バザード（または「H」）エンジンは、シュナイダートロフィーで使用するためにロールスロイスRエンジンとしてさらに改良された。1935年、ケストレルの設計はロールスロイスマーリンの開発の基礎として使用された。^[18]

ケストレルの設計はゴスホークのベースとして使用されましたが、ゴスホークのエンジンを搭載する予定だった航空機がキャンセルされたため、プロジェクトは中止されました。

ケストレルはペレグリン(およびバルチャー) のベースとしても使用され、いずれも同じ 5 インチのピストンボアと 5.5 インチのピストンストロークを採用しています。実際には、戦時中にマーリンエンジンの開発にリソースを割くために、ペレグリンエンジンとバルチャーエンジンの開発は縮小され、最終的には中止されました。

ボッシュが開発した燃料噴射システムへの対応として、1936年にケストレルエンジンに加圧キャブレターシステムが取り付けられ、高高度での燃料供給が改善されました。ファーンバラ研究所による飛行試験で、このエンジンの挙動は「高高度で使用されたエンジンの中で最もスムーズなものの1つ」と評価されました。^[19]

アプリケーション

ラムズデンから見ると、ケストレルはこれらのタイプの主力動力装置ではないかもしれません。

航空機への応用

その他のアプリケーション

風の速さ

飛行に耐えるエンジン

ロールスロイスケストレルエンジンの一部は 2024 年 3 月時点で飛行可能な状態を保っており、オリジナルまたは復元されたホーカー複葉機に搭載されています。

ホーカーハインド (G-AENP) は、英国のシャトルワースコレクションが所有および運営しています。2015 年に問題が発生しましたが、2024 年 3 月現在、再建され、ハインドに再設置されています。
英国のシャトルワース・コレクションに所蔵されていたケストレルエンジンを搭載したホーカー・デーモン（G-BTVE）^[23]は、 2024年3月現在、アメリカのコレクターに売却されている。
ホーカーニムロッド I (G-BWWK)、S1581 は、ファイターコレクションとともに英国のIWM ダックスフォードに所蔵されています。この航空機には、ロールスロイスケストレル V が搭載されています。
ホーカーニムロッド II (G-BURZ)、K3661 は、歴史的航空機コレクションとともに IWM ダックスフォードに所蔵されており、ロールスロイスケストレル VI が搭載されています。
ケストレル II エンジンを搭載したホーカーフューリー I (G-CBZP) は、歴史的航空機コレクションとともに IWM ダックスフォードに所蔵されています。

展示されているエンジン

ロールスロイスケストレルエンジンの保存例が以下の場所で一般公開されています。

仕様（ケストレルV）

ラムズデンのデータ^[24]

一般的な特徴

タイプ:スーパーチャージャー付き水冷60度V12エンジン
ボア： 5インチ（127 mm）
ストローク: 5.5インチ (139.7 mm)
排気量: 1,295.88 in³ (21.25 L)
長さ: 74.61インチ (1,895 mm)
幅: 24.41インチ (620 mm)
高さ: 35.63 インチ (905 mm)
乾燥重量: 957 ポンド (434 kg)

コンポーネント

バルブトレイン:シリンダーあたり2つの吸気ポペットバルブと2つの排気ポペットバルブを駆動するシングルオーバーヘッドカムシャフト
過給機：ギア駆動式単段遠心式過給機
燃料システム:ロールスロイス加圧式デュプレックスキャブレター
燃料タイプ: 87オクタンガソリン
冷却システム:液冷式、300°F (150°C) まで加圧
減速ギア：スパー、0.553:1

パフォーマンス

出力:
離陸時2,240rpmで685馬力（511kW）
14,400 フィート (4,400 メートル) で 2,900 rpm で 631 hp (471 kW)
比出力: 0.53 hp/in³ (24.05 kW/L)
圧縮比: 6.0:1
オイル消費量: 0.18～0.35 オンス/(hp/hr) (7～13 g/(kW/hr))
パワーウェイトレシオ: 0.72 hp/lb (1.18 kW/kg)

参照

関連開発

同等のエンジン

関連リスト

航空機エンジンの一覧

参考文献

引用

^ ラムズデン 2003、190ページ。
^ 秘密の馬力レース、93ページ
^ ルブラ1990、19ページ。
^ 王立協会死亡記事、1957年
^ ラムズデン 2003、p.164。
^ ラムズデン 2003、196ページ。
^ ルブラ1990、43ページ。
^ ラムズデン 1994、191ページより。
^ ラムズデン 1994、183ページ。
^ ラムズデン 1994、191-192ページ。
^ ラムズデン 1994、192ページより。
^ abcdefg ラムズデン、1994 年、p. 193.
^ ラムズデン 1994年、193-194頁。
^ abcdefghijkl ラムズデン 1994、194ページ。
^ abc ラムズデン 1994、195ページ。
^ abcdefghijkl ラムズデン 1994、196ページ。
^ ラムズデン 1994、183 & 196ページ。
^ 王立協会訃報、p.219
^ 秘密の馬力競争、p33
^ テイラー 1974 p.232
^ ジェームズ 1971 p.203
^ グレイ 1972、p.96c
^ 「ホーカー・デーモン」。シャトルワース・コレクション。2010年2月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。
^ ラムズデン 2003、195ページ。

文献

エアフルト、ヘルムート。ユンカース Ju 87 (ブラッククロス 5 巻)。ボン、ドイツ: Bernard & Graefe Verlag、2004 年。ISBN 1-85780-186-5。
グレイ、CG（1972年）。ジェーンズ『世界の航空機1938年版』ロンドン：デイヴィッド＆チャールズ。ISBN 0-7153-5734-4。
ラムズデン、アレック（1994年）。『英国のピストンエンジンとその航空機』シュルーズベリー：エアライフ出版。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。ロールスロイスヘリテージトラスト。歴史シリーズ第 16 号。1990 年。ISBN 1-872922-00-7
テイラー、HO（1974）。1915年以降のフェアリー航空機。ロンドン：パトナム出版。ISBN 0-370-00065-X。
ジェームズ、デレク N. (1971)。『1917年以降のグロスター航空機』ロンドン: Putnam Publishing。ISBN 0-370-00084-6。
Rubbra, AA (1958年11月1日). 「アーサー・ジョン・ロウリッジ1876-1957の王立協会訃報、Biogr. Mems Fell. R. Soc.4215–223」。王立協会フェローの伝記。ロンドン：王立協会。doi : 10.1098/rsbm.1958.0019 。 2023年2月13日閲覧。
ダグラス、カルム E. (2020)。秘密の馬力競争 - 西部戦線戦闘機開発。テンペスト。ISBN 9781911658504。

さらに読む

ガンストン、ビル。ピストン航空エンジンの開発。ケンブリッジ、イギリス。パトリック・スティーブンス・リミテッド、2006年。ISBN 0-7509-4478-1

外部リンク

イギリス空軍博物館 - ロールスロイスケストレル
データシートと比較

[1] ラムズデン 2003、190ページ。

[2] 秘密の馬力レース、93ページ

[3] ルブラ1990、19ページ。

[4] 王立協会死亡記事、1957年

[5] ラムズデン 2003、p.164。

[6] ラムズデン 2003、196ページ。

[7] ルブラ1990、43ページ。

[FOOTNOTELumsden1994191-8] ラムズデン 1994、191ページより。

[FOOTNOTELumsden1994183-9] ラムズデン 1994、183ページ。

[FOOTNOTELumsden1994191–192-10] ラムズデン 1994、191-192ページ。

[FOOTNOTELumsden1994192-11] ラムズデン 1994、192ページより。

[FOOTNOTELumsden1994193-12] ラムズデン、1994 年、p. 193.

[FOOTNOTELumsden1994193–4-13] ラムズデン 1994年、193-194頁。

[FOOTNOTELumsden1994194-14] ラムズデン 1994、194ページ。

[FOOTNOTELumsden1994195-15] ラムズデン 1994、195ページ。

[FOOTNOTELumsden1994196-16] ラムズデン 1994、196ページ。

[FOOTNOTELumsden1994183_&_196-17] ラムズデン 1994、183 & 196ページ。

[18] 王立協会訃報、p.219

[19] 秘密の馬力競争、p33

[20] テイラー 1974 p.232

[21] ジェームズ 1971 p.203

[22] グレイ 1972、p.96c

[23] 「ホーカー・デーモン」。シャトルワース・コレクション。2010年2月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。

[24] ラムズデン 2003、195ページ。