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| ペガサス / F402 | |
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| ロンドンの王立空軍博物館に展示されているロールスロイス ペガサス | |
| タイプ | ターボファン |
| 国籍 | イギリス |
| メーカー | ロールスロイス |
| 最初の実行 | 1959年9月 |
| 主な用途 | ホーカー シドレー ハリアー BAE シーハリアー マクドネル ダグラス AV-8B ハリアー II |
| 建造数 | 1,200件以上（2008年まで） |
| 開発元 | ブリストル シドレー オルフェウス |
ロールスロイスペガサスは、もともとブリストル シドレーが設計したイギリスのターボファンエンジンです。ロールスロイス社で製造されました。このエンジンはジェット機を前進させるだけでなく、旋回ノズルを介して推力を下向きに向けることもできます。[1]このエンジンを搭載した軽荷重の航空機は、ヘリコプターのように操縦できます。特に、垂直離着陸が可能です。[2]米国では、このエンジンはF402と指定されています。
元々はブリストル・シドレー・ペガサスという名前だったこのエンジンは、多目的軍用機ハリアーシリーズの全型に搭載されている。ロールス・ロイスはプラット・アンド・ホイットニーにライセンスを与え、米国製バージョン向けにペガサスを製造させた。しかし、プラット・アンド・ホイットニーはエンジンを完成させることはなく、すべての新造エンジンはロールス・ロイスが英国ブリストルで製造した。ペガサスはドイツのドルニエDo 31 VSTOL軍用輸送機プロジェクトのプロトタイプを含む、いくつかの航空機プロジェクト向けのエンジンとしても計画されていた。[3]
発達
背景
フランスの航空機設計者ミシェル・ウィボーは、垂直離陸機に推力偏向を使用するというアイデアを思いついた。この推力は、ブリストル・オリオン・ ターボプロップ機で駆動される4つの遠心送風機の軸から得られ、各送風機からの排気は送風機のスクロールの回転によって偏向される。[4]推力を偏向するというアイデアは非常に斬新だったが、提案されたエンジンはあまりにも重すぎると判断された。[5]
その結果、ブリストル・エンジン社の技術者ゴードン・ルイスは、1956年に代替エンジン概念の研究を開始し、可能であればオルフェウスおよびオリンパス・エンジン・シリーズの既存のエンジン部品を使用しました。この作業は、テクニカル・ディレクターのスタンレー・フッカーが監督しました。有望に見えた概念の1つがBE52で、これは当初、オルフェウス3をエンジン・コアとして使用し、別の同軸シャフトでオリンパス21 LPコンプレッサーの最初の2段を使用し、ファンとして機能して、エンジン前部の2つの推力偏向ノズルに圧縮空気を送ります。設計作業のこの時点では、LPタービンからの排気は従来の後部ノズルから排出されていました。ファンはコア・コンプレッサーを過給しないため、ファンとコア・コンプレッサーには別々の吸気口がありました。
BE.52は自己完結型の動力装置でウィボーの構想より軽量であったが、それでも複雑で重いものであった。その結果、BE.53構想の作業は1957年2月に開始された。BE.53では、オリンパス段がオルフェウス段の近くに取り付けられたため、吸気ダクトが簡素化された。オリンパス段はオルフェウスコアを過給し、全体的な圧力比を改善し、[6]現在では従来のターボファン構成と考えられているものを生み出した。
ブリストルは1年間、データを提供するさまざまな機体メーカーからのフィードバックをほとんど受けずに、単独でエンジンを設計しました。しかし、1957年5月にチームは、ホーカー・アビエーションのシドニー・カムから、ホーカー・ハンターの代替品を探しているという支援の手紙を受け取りました。航空機設計者のラルフ・フーパーは、推力偏向ノズルを4つ（元々はルイスが提案）にして、後部の2つから高温ガスを出すことを提案しました。さらに共同で議論を重ね、エンジン設計を改良しました。
1957年の防衛白書はミサイルに焦点を当てており、有人航空機は「時代遅れ」と宣言されていたが、これは良いニュースではなかった。なぜなら、まだ存在していない有人戦闘機の開発に対する将来の政府の財政支援を排除したからである。これにより、国防省からエンジンや航空機への公式な財政支援が妨げられた。 [ 7]幸いなことに、エンジン開発は相互兵器開発プログラムから75%の財政支援を受け、ブリストル・エンジンは当時アームストロング・シドレーとの合併によりBSELとなっていたブリストル・シドレー・エンジンズ・リミテッド（BSEL）のヴァードン・スミスが残りを支払うことにすぐに同意した。[7]
最初のプロトタイプ エンジン (製造された 2 基の BE53/2 のうちの 1 基) は 1959 年 9 月 2 日に稼働し、2 段ファンを備え、Orpheus 6 コアを使用しました。ファンはオーバーハングしていましたが、入口ガイド ベーンは組み込まれていました。HP スプールは、1 段タービンで駆動される 7 段コンプレッサで構成されていました。2 段 LP タービンがファンを駆動しました。ファン出口にプレナムはありませんでしたが、4 つの推力偏向ノズルが取り付けられていました。
その後、エンジンのさらなる開発は、航空機であるホーカー P.1127と並行して進められました。この航空機は、BE53/3 (ペガサス 2) エンジンを搭載し、1960 年 10 月 21 日に初飛行 (係留ホバリング) しました。同年 11 月 19 日には自由ホバリングを達成しました。1961 年には、翼による飛行への移行が行われました。P.1127 の後継機種には、ペガサス 3 が搭載され、最終的にはペガサス 5 が搭載されました。
ペガサス 5 は、P.1127 の改良型であるケストレルにも使用されました。このうち 9 機が三者間評価演習用に製造されました。ケストレルはその後、ハリアー戦闘機へと発展しました。ペガサス 5/2 が製造された時点では、ファンと HP コンプレッサーの両方がゼロ ステージ化され、HP タービンに第 2 ステージが追加されていました。
テストと生産
飛行試験とエンジン開発には政府からの資金援助は受けず、飛行機の資金はすべてホーカー社から提供された。
最初のエンジンは、重量増加の問題により、機体を地面から浮かせるのに十分な推力を持っていなかった。飛行試験は当初、機体をテザーでつないだ状態で実施され、1960 年 11 月 19 日に最初の自由ホバリングが達成された。静止ホバリングから通常飛行への最初の移行は、1961 年 9 月 8 日に達成された。当初、機体は水平飛行と垂直飛行の間の移行に困難をきたすのではないかと懸念されていたが、試験中に移行は極めて簡単であることがわかった。試験では、極端なパワー対重量比のため、ノズルを数度動かすだけで、機体が翼から揚力を生み出すのに十分な速さで前進し、15 度の角度でも機体は非常によく加速することがわかった。パイロットは、ノズル コントロールをゆっくりと前方に動かすだけでよかった。水平から垂直への移行中は、パイロットは単に約 200 ノットまで減速し、ノズルを下向きにするだけで、機体が減速して翼が揚力を生み出さなくなると、エンジンの推力が引き継ぐようになった。[8]
RAF は VTOL のアイデアにあまり賛成せず、プロジェクト全体をおもちゃであり、観客を喜ばせるものだと説明しました。最初のプロトタイプ P1127 は、1963 年のパリ航空ショーで非常に重い着陸をしました。
ロールスロイス社がブリストルエンジン社を買収した1966年以降も、ブリストルエンジン社はペガサスの連続製造と設計開発、そしてより高い推力を生み出すための改良を続けてきました。関連エンジン設計である超音速VTOL戦闘機（ホーカーシドレーP.1154 ）用の39,500 lbf（再加熱あり）のブリストルシドレーBS100は、航空機プロジェクトが1965年に中止されたため、生産まで開発されませんでした。
液体水素で動くペガサスの非ベクトル型26,000ポンド推力派生型RB.420は、NASAの計画されたスペースシャトルの大気圏帰還飛行用のエンジンの要求に応えて1970年に設計され提案された。結局、NASAは非動力滑空帰還を使用するシャトル設計を選択した。 [9]
デザイン
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ペガサス推力偏向ターボファンは2軸設計で、3つの低圧（LP）および8つの高圧（HP）コンプレッサ段が、それぞれ2つのLPおよび2つのHPタービン段で駆動される。これは、ファンをLPシャフト前部ベアリングより前に配置した初のターボファンである。これにより、ファンの前にベアリング支持支柱が不要になり、それに伴う着氷の危険性がなくなった。通常とは異なり、LPおよびHPスプールは反対方向に回転するため、低速時の航空機制御に問題を引き起こすジャイロ効果が大幅に軽減される。LPおよびHPブレードはチタン製。ファンは遷音速設計で、気流は432 lb/sである。[7]このエンジンは、4つの旋回ノズルを使用する単純な推力偏向システムを採用しており、ハリアーに揚力と前進推進の両方の推力を与え、 STOVL飛行を可能にしている。
燃焼システムはASM低圧気化バーナーを備えた環状燃焼器である。 [7]
エンジンの始動は上部に取り付けられたパッケージ化されたガスタービンスターター/ APUによって行われた。[7]
ノズル
スチール製のフロントノズルにはLPコンプレッサーからの空気が供給され、リアノズルには高温（650℃）のジェット排気を行うニモニック製が使用されています。 [7] 空気の流れは前後で約60/40に分かれています。[10]ノズルは、HPコンプレッサーからの空気で駆動するエアモーターによって駆動されるオートバイチェーンを使用して回転します。ノズルは98.5度の範囲で回転します。[7]
エンジンの位置
エンジンはハリアーの中央に搭載されているため、胴体を架台に取り付けた後、エンジンを交換するために主翼を取り外す必要があった。交換には最低8時間を要したが、適切な工具と吊り上げ装置を使用すれば4時間以内で完了することができた。[11] [12]
水注入
ペガサス エンジンから得られる最大離陸推力は、特に外気温が高い場合にはタービン ブレードの温度によって制限されます。この温度は確実に測定できないため、動作限界はジェット パイプの温度によって決まります。離陸時にエンジン速度と推力を上げるために、燃焼室とタービンに水を噴霧してブレードの温度を許容レベルまで下げます。
噴射システム用の水は、後方（高温）排気ダクトの分岐部の間にあるタンクに入っています。タンクには最大 500 ポンド（227 kg、50英ガロン）の蒸留水が入っています。タービン温度を下げるために必要な水流量は、 最大約 90 秒間で約 35 gpm（英ガロン/分）です。搭載されている水の量は、航空機の特定の運用上の役割に十分かつ適切です。
水噴射エンジン定格 (リフト ウェット/ショート リフト ウェット) を選択すると、エンジン速度とジェット パイプの温度制限が、それぞれのドライ (非噴射) 定格 (リフト ドライ/ショート リフト ドライ) を超えて上昇します。タンク内の利用可能な水がなくなると、制限は「ドライ」レベルにリセットされます。コックピットの警告灯がパイロットに水不足の事前警告を提供します。
バリエーション
- ペガサス1（BE53-2）
- 2 つの試作エンジンは、テストベッドで約 9,000 lbf (40 kN) を発生した実証用エンジンでした。どちらのエンジンも P.1127 には搭載されませんでした。
- ペガサス2（BE53-3）
- 初期のP.1127に使用、11,500 lbf (51 kN)
- ペガサス3
- P.1127プロトタイプに使用、13,500 lbf (60 kN)
- ペガサス5（BS.53-5）
- ホーカー・シドレー・ケストレル評価機に15,000 lbf（67 kN）で使用
- ペガサス6（Mk.101）
- 初期生産型ハリアーは19,000 lbf（85 kN）で、1966年に初飛行し、1969年に就役した。
- ペガサス10（Mk.102）
- 初代ハリアーを改良し、出力を増強し、AV-8A（20,500 lbf (91 kN)）に使用され、1971年に就役しました。
- ペガサス11（Mk.103）
- ペガサス 11 は、第 1 世代のハリアー、イギリス空軍のホーカー シドレー ハリアーGR.3、アメリカ海兵隊のAV-8A、後にイギリス海軍の シーハリアーに搭載されました。ペガサス 11 は 21,000 lbf (93 kN) の出力を発生し、1974 年に就役しました。
- ペガサス14（Mk.104）
- シーハリアー用のペガサス 11 の海軍仕様。11 と同じですが、一部のエンジン部品と鋳造部品は耐腐食性材料で作られています。
- ペガサス 11-21 (Mk.105 / Mk.106)
- 11-21は第二世代のハリアー、米海兵隊のAV-8BハリアーIIおよびBAEハリアーII用に開発された。オリジナルモデルは450 lbf (2.0 kN)の追加出力を提供した。イギリス空軍のハリアーは11-21 Mk.105で就役し、AV-8BはF402-RR-406を搭載した。時間的制約と注水に応じて、海面で14,450 lbf (64.3 kN) (91% RPMで最大連続) から21,550 lbf (95.9 kN) (107% RPMで15秒間湿潤) の揚力が得られる(90°でのスプレイ損失を含む)。[13] Mk.106の開発はシーハリアーFA2アップグレード用に生産され、21,750 lbf (96.7 kN) を発生する。
- ペガサス 11-61 (Mk.107)
- 11-61（別名-408）はペガサスの最新かつ最も強力なバージョンで、23,800 lbf（106 kN）を提供します。[14]これは、高周囲温度で最大15％の推力増加に相当し、アップグレードされたハリアーは未使用の武器を廃棄することなく空母に戻ることができ、メンテナンスの削減と相まってエンジン使用の総コストを削減します。この最新のペガサスは、AV-8B +にも装備されています。 RAF / RNは、最初は統合アップグレードおよびメンテナンスプログラム（JUMP）を通じて、次にハリアープラットフォーム可用性契約（HPAC）を通じて、GR7フリートをGR9標準にアップグレードするプロセス中でした。すべてのGR7航空機は、2010年4月までにアップグレードされる予定でした。[更新が必要]このプロセスの一部は、Mk.105エンジンのMk.107標準へのアップグレードでした。
アプリケーション
- 用途
展示されているエンジン
ペガサスエンジンは以下の博物館で一般公開されています。
- ダックスフォード帝国戦争博物館
- イギリス空軍博物館ロンドン
- クランフィールド大学、イギリス
- 科学博物館（ロンドン）
- 国立海軍航空博物館フロリダ州ペンサコーラ
- インド海軍航空博物館、ゴア、インド
- ドイツ博物館、ミュンヘン、ドイツ
- ロールス・ロイス・ヘリテージ・トラスト、アリソン、インディアナ州インディアナポリス
- ロールスロイス ヘリテージ トラスト コレクション 2021 年 3 月 8 日にWayback Machineにアーカイブされました(ダービー)
- エアワールド航空博物館、カーナーヴォン、ウェールズ、イギリス
- ノーフォーク州ホーシャム・セント・フェイスにあるノーリッチ市航空博物館。[15]
仕様（ペガサス11-61）
[16]のデータ
一般的な特徴
- タイプ:ツインスプールターボファン
- 長さ: 137インチ (3.480 m)
- 直径: 48インチ (1.219 m)
- 乾燥重量: 3,960 ポンド (1,796 kg)
コンポーネント
パフォーマンス
参照
関連開発
同等のエンジン
関連リスト
参考文献
- 引用
- ^ Christopher, Bolkcom (2005 年 8 月 29 日)。「F-35 統合打撃戦闘機 (JSF) プログラム: 背景、現状、および課題」。デジタル ライブラリ。
- ^ 「Air Cadet Publication 33: Flight – Volume 3 Propulsion」 282 East Ham Squadron – Air Training Corps、Wayback Machineで 2011 年 8 月 23 日にアーカイブ。 (2000 年)。2009 年 10 月 14 日にアクセス。
- ^ フライト 1964年4月23日 p. 668
- ^ 「ブリストル・シドレーのファン」フライト 1960 年 8 月 12 日 p210-211
- ^ アンドリュー、ダウ。『ハリアーの心臓部ペガサス：世界初の実用垂直離着陸ジェットエンジンの歴史と開発』バーンズリー、サウスヨークシャー。ISBN 9781783837823. OCLC 881430667.
- ^ 1960年8月12日のフライト
- ^ abcdefg ガンストン、ビル (2006)。世界航空エンジン百科事典(第 5 版)。サットン出版。p. 39。
- ^ ペガサス、ハリアーの心、アンドリュー・ダウ、p.153
- ^ ダウ、アンドリュー（2009年8月20日）。ペガサス、ハリアーの心臓部：世界初の実用垂直離着陸ジェットエンジンの歴史と開発。ペンアンドソード。290ページ。ISBN 978-1-84884-042-3。
- ^ フライト 1964年8月号 328ページ
- ^ 8時間のエンジン交換
- ^ “アーカイブコピー”. 2014年2月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年2月12日閲覧。
{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク) - ^ AV-8B 標準航空機特性、米国海軍航空システム司令部、1986年10月。2010年4月16日閲覧。
- ^ Pegasus - Power for the Harrier Archived 15 July 2011 at the Wayback Machine RR website , 2004. 2010年4月17日閲覧。
- ^ 「エンジンリスト」.ノリッジ市航空博物館. 2023年8月27日閲覧。
- ^ 「ガスタービンエンジン」。Aviation Week & Space Technology Source Book 2009：123。2009年。
- 文献
- ペガサス：ハリアーの心、アンドリュー・ダウ、ペン＆ソード、ISBN 978-1-84884-042-3
- 『Not Much of an Engineer』、サー・スタンレー・フッカー、エアライフ・パブリッシング、ISBN 0-906393-35-3
- パワープラント: 水噴射システム、航空機工学および航空宇宙技術、第 42 巻、号: 1、pp: 31–32。DOI: 10.1108/eb034594 (永久 URL)。発行元: MCB UP Ltd
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ロールス・ロイス ペガサスに関連するメディアがあります。
- Harrier.org.uk、ペガサスエンジンのバリエーション
- 1960年のブリストルのBS 53ターボファンの広告
- 1959年9月50周年[永久リンク切れ ]
- 垂直離陸の初期のアイデア
- フライト ブリストル シドレー V/STOL 動力装置分野における開発 1964
- 「ペガサスの設計」ビル・ガンストンによる1972 年のフライト記事
- 「ペガサスの展望の最新情報」ペガサスの改良に関する1977年のフライト記事
ビデオクリップ
- 現代世界を作ったイギリス人 2008年8月 5人
- キングス・カレッジ・ロンドン