El trabajo de diseño del Griffon comenzó en 1938 a petición de Fleet Air Arm , para su uso en nuevos diseños de aviones como el Fairey Firefly . En 1939 también se decidió que el motor podría adaptarse para su uso en el Spitfire . El desarrollo se detuvo temporalmente para concentrar esfuerzos en el Merlin más pequeño y el Vulture de 24 cilindros ; El motor no entró en producción hasta principios de la década de 1940.
Según las memorias de Arthur Rubbra , en 1933 se probó una versión reducida del motor " R ", conocido con el nombre de Griffon en ese momento. Este motor, R11 , [1] que nunca voló, se utilizó para "Desarrollo del Buzzard moderadamente sobrealimentado" (que no se llevó a cabo hasta mucho más tarde), y no guardaba relación directa con el Griffon producido en volumen de la década de 1940.
En 1938, el Fleet Air Arm se acercó a Rolls-Royce y preguntó si se podía diseñar una versión más grande del Merlin. Los requisitos eran que el nuevo motor tuviera buena potencia a baja altitud y que fuera fiable y fácil de mantener. [2] Poco después se empezó a trabajar en el diseño del motor. [nb 1] El proceso de diseño fue relativamente sencillo en comparación con el del Merlin, y el primero de los tres prototipos de Griffon Is se ejecutó por primera vez en el Departamento Experimental el 30 de noviembre de 1939. [3] [4]
Aunque el Griffon fue diseñado para aviones navales, el 8 de noviembre de 1939 NE Rowe del Ministerio del Aire sugirió instalar el Griffon en un Spitfire . Tres semanas después, se dio permiso a Supermarine para explorar las posibilidades de adaptar el Griffon al Spitfire; En respuesta, Supermarine emitió la 'Especificación 466' el 4 de diciembre. Esta decisión supuso un cambio en la disposición de los accesorios del motor para reducir al máximo la zona frontal del motor. [4] Como resultado, el área frontal del motor Griffon desnudo era de 7,9 pies cuadrados (0,73 m 2 ) en comparación con 7,5 pies cuadrados (0,70 m 2 ) del Merlin, a pesar de la capacidad mucho mayor del Griffon. [5] Este motor rediseñado funcionó por primera vez el 26 de junio de 1940 y entró en producción como Griffon II.
A principios de 1940, con la esperada Batalla de Gran Bretaña avecinándose, por orden de Lord Beaverbrook , Ministro de Producción Aeronáutica , el trabajo en el nuevo motor se había detenido temporalmente para concentrarse en el Merlin más pequeño de 27 L ( 1.650 pulgadas cúbicas ) que ya había superado el resultado logrado con los primeros Griffon.
En comparación con diseños anteriores de Rolls-Royce, el motor Griffon presentaba varias mejoras, lo que significaba que físicamente era sólo un poco más grande que el Merlin, a pesar de su capacidad un 36% mayor de 37 litros (2240 pulgadas cúbicas ). [2]
Una diferencia significativa fue la incorporación del árbol de levas y las transmisiones magnéticas en los engranajes reductores de la hélice en la parte delantera del motor, en lugar de utilizar un sistema separado de engranajes impulsados desde el extremo posterior del cigüeñal ; esto permitió reducir la longitud total del motor y hacer que el tren de transmisión fuera más confiable y eficiente. [6] [nb 2] El accionamiento del sobrealimentador también se tomó de la parte delantera del motor, que anteriormente requería un eje largo para llegar a su ubicación en la parte trasera del motor. [7]
La lubricación del cigüeñal del motor Merlin se realizaba a través de una galería cortada en el bloque del motor para alimentar cada cojinete principal y luego a un cojinete de biela secundario adyacente a través de una galería en el propio cigüeñal. La muñequilla ocupaba el segundo lugar en línea con el cojinete principal en cuanto a flujo y presión de aceite, y el aceite tenía que fluir primero a través del cojinete principal. El Griffon mejoró esta disposición siendo el primer motor aeronáutico de producción de Rolls-Royce en utilizar un cigüeñal hueco como medio para lubricar los cojinetes principal y de cabeza de biela, y el aceite se alimenta desde cada extremo del cigüeñal proporcionando un flujo uniforme a todos los cojinetes. [6] [8]
En otro cambio con respecto a la convención, se montó un magneto dual de alta eficiencia fabricado por BTH en la parte superior de la carcasa de reducción de la hélice; [9] diseños anteriores de Rolls-Royce que utilizaban magnetos gemelos montados en la parte trasera del motor. [10]
La serie Griffon 61 introdujo un sobrealimentador de dos etapas y otros cambios de diseño: las bombas de aceite a presión ahora estaban alojadas internamente dentro del sumidero y se hizo un esfuerzo para eliminar tantas tuberías externas como fuera posible. [11] Además, la transmisión del sobrealimentador se movió al cigüeñal en la parte trasera del motor, a través de un eje de torsión corto, en lugar de en la parte delantera del motor, utilizando un eje de transmisión largo como el utilizado por las variantes anteriores de Griffon. [7]
La producción de la versión aerodinámica del Griffon terminó en diciembre de 1955, mientras que se continuó produciendo una versión marina, el Sea Griffon , para los lanzamientos de alta velocidad de la RAF. [12]
Descripción general de los componentes básicos (Griffon 65)
De Jane's y Flight. [13] [14]
Grifo, cortado para mostrar las transmisiones del árbol de levas, etc., en el Museo de la Batalla de Gran Bretaña en RAF Coningsby
Cilindros
Doce cilindros compuestos de acero con alto contenido de carbono, camisas húmedas flotantes [15] montadas en dos bloques de cilindros de dos piezas de aleación de aluminio fundido con cabezas y faldones separados. Camisas de cilindro cromadas en los orificios para 2+1 ⁄ 2 pulgadas de la cabeza. [15] Bloques de cilindros montados con un ángulo incluido de 60 grados en las caras superiores inclinadas de un cárter de dos piezas. Culatas equipadas con guías de válvulas de entrada de hierro fundido, guías de válvulas de escape de bronce fosforado y asientos de válvulas de aleación de acero renovable "Silchrome". En cada cámara de combustión sobresalen dos bujías diametralmente opuestas.
Pistones
Mecanizado a partir de piezas forjadas de aleación " RR59 " . Bujes totalmente flotantes de acero al níquel-cromo endurecido. Dos anillos de compresión y uno de control de aceite perforado encima del bulón, y otro anillo de control de aceite perforado debajo.
bielas
Piezas forjadas de acero al níquel mecanizadas con sección en H, cada par consta de una varilla plana y una bifurcada . La biela lleva un bloque de cojinete de acero al níquel que aloja casquillos de cojinete de aleación de plomo y bronce con respaldo de acero. El "extremo pequeño" de cada varilla alberga un casquillo flotante de bronce fosforado .
Cigüeñal
De una sola pieza, mecanizado a partir de una forja de acero de níquel-cromo molibdeno endurecido con nitrógeno . Equilibrado estática y dinámicamente . Siete rodamientos principales y seis tiros. Canal de aceite interno, con alimentación desde ambos extremos, utilizado para distribuir lubricantes a los cojinetes principales y de cabeza de biela. [6] Cojinete del extremo delantero "flotante" que consta de un anillo con dientes internos atornillado al cigüeñal, que engrana e incorpora un anillo semiflotante, estriado internamente a un eje de acoplamiento corto . Eje de acoplamiento estriado en el extremo delantero a la rueda motriz del engranaje reductor de la hélice. [6] Rotación en sentido horario visto desde atrás.
Caja del cigüeñal
Dos piezas fundidas de aleación de aluminio unidas en la línea central horizontal. La parte superior soporta la caja de ruedas, los bloques de cilindros y parte de la carcasa del engranaje reductor de hélice ; y lleva los cojinetes principales del cigüeñal (cáscaras divididas de acero suave revestidas con una aleación de plomo y bronce). La mitad inferior forma un cárter de aceite y lleva la bomba de aceite de presión principal, la bomba de operación de cambio de velocidad del sobrealimentador y dos bombas de barrido. También alberga la bomba de refrigerante principal, que funciona a través del mismo tren de engranajes que las bombas de aceite.
Caja de ruedas
Fundición de aleación de aluminio montada en la parte trasera del cárter. Lleva el sobrealimentador; y alberga transmisiones para el sobrealimentador, el acoplamiento de la caja de cambios auxiliar, el indicador de velocidad del motor, la unidad de velocidad constante del tornillo de aire, la bomba del intercooler y la bomba de combustible, así como las bombas de aceite y refrigerante en la mitad inferior del cárter.
engranaje de válvula
Dos válvulas de asiento de admisión y dos de escape de acero austenítico al níquel-cromo "KE965" por cilindro. Las válvulas de escape tienen vástagos enfriados por sodio . Revestimiento protector " Brightray " (níquel-cromo) en toda la cara de combustión y asiento de las válvulas de escape, y sólo en el asiento de las válvulas de admisión. Cada válvula se mantiene cerrada mediante un par de resortes helicoidales concéntricos . Un único árbol de levas de siete cojinetes, ubicado centralmente en la parte superior de cada culata, opera 24 balancines de acero individuales ; 12 pivotan desde un eje basculante en el lado de admisión interior del bloque para accionar las válvulas de escape, los otros pivotan desde un eje en el lado de escape del bloque para accionar las válvulas de entrada.
Capacidad del motor, flujo másico y sobrealimentación.
Aunque es una práctica común comparar diferentes motores de pistón y su potencial de rendimiento en función de la cilindrada o el volumen de barrido , esto no proporciona una lectura precisa de las capacidades de un motor. Según AC Lovesey , que estuvo a cargo del desarrollo del Merlin, [nb 3] "Aún prevalece la impresión de que la capacidad estática conocida como volumen barrido es la base para comparar la posible potencia de salida para diferentes tipos de motor, pero esto "No es así porque la potencia del motor depende únicamente de la masa de aire que se le puede hacer consumir eficientemente, y en este sentido el sobrealimentador juega el papel más importante". [dieciséis]
A diferencia del Merlin, el Griffon fue diseñado desde el principio para utilizar un sobrealimentador de una sola etapa impulsado por una caja de cambios de dos velocidades operada hidráulicamente; Las versiones de producción iniciales, las series Griffon II, III, IV y VI, fueron diseñadas para dar su máxima potencia a bajas altitudes y fueron utilizadas principalmente por Fleet Air Arm. Las series Griffon 60, 70 y 80 presentaban sobrealimentación de dos etapas y alcanzaban su potencia máxima en altitudes bajas y medias. Los motores de las series Griffon 101, 121 y 130, denominados colectivamente Griffon 3 SML , [17] utilizaron un sobrealimentador de dos etapas y tres velocidades, agregando un conjunto de engranajes de "Supercargador bajo (LS)" a los ya existentes Medio y Completo. Engranajes del sobrealimentador (MS y FS). [17] Otra modificación fue aumentar los diámetros de ambos impulsores, aumentando así las altitudes nominales a las que se podía generar la máxima potencia en cada engranaje. [18] Mientras que el 101 continuó impulsando una hélice de cinco palas, las series 121 y 130 fueron diseñadas para impulsar hélices contrarrotativas. [17] En 1946 se instaló un Griffon 101 en el Supermarine Spiteful XVI, RB518 (un Mk.XIV de producción rediseñado); este avión alcanzó una velocidad máxima de 494 mph (795 km/h) con equipo militar completo. [19]
Transición piloto
Los pilotos que cambiaron del Merlin al Spitfire con motor Griffon pronto descubrieron que, debido a que la hélice del motor Griffon giraba en la dirección opuesta a la del Merlin, el caza giraba hacia la derecha en el despegue en lugar de hacia la izquierda. [20] [nb 4] Esta tendencia fue aún más marcada con los motores Griffon de las series 60 y 80, más potentes, con sus hélices de cinco palas. Como resultado, los pilotos tuvieron que aprender a aplicar el trimado izquierdo (babor) en el despegue, en lugar del trimado derecho (estribor) al que estaban acostumbrados. [21] Durante el despegue, el acelerador tuvo que abrirse lentamente, ya que la oscilación pronunciada hacia la derecha podría provocar "cangrejos" y un desgaste severo de los neumáticos. [22]
Algunos Spitfire XIV, 21 y 24 de prueba estaban equipados con hélices contrarrotativas , lo que eliminaba el efecto de torsión. Los primeros problemas con la compleja caja de cambios que se requería para las hélices contrarrotativas impidieron que llegaran a ser operativos en los Spitfire, pero se utilizaron en aviones posteriores, incluido el Seafire FR. Mk 46 y F y FR.47, que estaban equipados con Griffon 87 que impulsaban hélices contrarrotativas como equipo estándar. [23] Las series Griffon 57 y 57A, instaladas en instalaciones de Universal Power Plant (UPP) y propulsando hélices contrarrotativas, se utilizaron en los aviones de patrulla marítima Avro Shackleton . [24]
Variantes
El Griffon se produjo en aproximadamente 50 variantes diferentes, siendo el Griffon 130 el último de la serie. Los detalles de las variantes representativas se enumeran a continuación:
Grifo IIB
1.730 hp (1.290 kW) a 750 pies (230 m) y 1.490 hp (1.110 kW) a 14.000 pies (4.270 m); Sobrealimentador de dos velocidades de una sola etapa; diámetro del impulsor 10 pulgadas (25,4 cm); relaciones de transmisión 7,85:1, 10,68:1. [20] Utilizado en Firefly Mk.I y Spitfire XII .
Grifo VI
Mayor presión de sobrealimentación máxima, 1.850 hp (1.380 kW) a 2.000 pies (610 m); Diámetro del impulsor 9,75 pulg. (24,7 cm). [20] Utilizado en Seafire Mk.XV y Mk. XVII, Spitfire XII.
1.960 caballos de fuerza (1.460 kW); 2.345 hp (1.749 kW) con inyección de agua-metanol en el despegue: usado en Avro Shackleton . [24]
Grifo 61
Se introdujo un sobrealimentador de dos etapas y dos velocidades con posenfriador similar al del Merlin 61; 2.035 hp (1.520 kW) a 7.000 pies (2.100 m) y 1.820 hp (1.360 kW) a 21.000 pies (6.400 m); utilizado en Spitfire F.Mk.XIV, Mk.21 .
Grifo 65
Similar al Griffon 61 con diferente engranaje reductor de hélice; Diámetros del impulsor 1.ª etapa: 13,4 pulg. (34 cm), 2.ª etapa: 11,3 pulg. (29 cm); [25] utilizado en Spitfire F.Mk.XIV.
Grifo 72
Mayor presión de sobrealimentación máxima para aprovechar el combustible de grado 150 ; 2245 caballos de fuerza (1675 kW) a 9250 pies (2820 m).
Grifo 74
Versión con inyección de combustible del Griffon 72; utilizado en Firefly Mk.IV.
Grifo 83
Modificado para impulsar hélices contrarrotativas ; 2340 hp (1745 kW) a 750 pies (230 m) y 2100 hp (1565 kW) a 12250 pies (3740 m).
Grifo 85
2.375 caballos de fuerza (1.770 kW); utilizado en Spiteful Mk.XIV .
Grifo 89
2.350 caballos de fuerza (1.755 kW); utilizado en Spiteful Mk.XV.
Grifo 101
2.420 caballos de fuerza (1.805 kW); Sobrealimentador de dos etapas y tres velocidades que utiliza sobrealimentador bajo (LS), sobrealimentador moderado (MS) o sobrealimentador completo (FS); relación de transmisión reductora 4,45; Sistema de inyección de combustible Rolls-Royce. [17] Usado en Spiteful Mk.XVI.
Grifo 130
2.420 hp (1.805 kW) a 5.000 pies (1.524 m) en marcha LS, 2.250 hp (1.678 kW) a 14.500 pies (4.419 m) MS y 2.050 hp (1.529 kW) a 21.000 pies (6.400 m) FS; relación de transmisión reductora 4,44; modificado para impulsar hélices contrarrotativas; Sistema de inyección de combustible Rolls-Royce. [18]
Grifo Compuesto RGC.30.SM. ; motor turbocompuesto - cancelado en 1949
Varios Mustang norteamericanos que compitieron en las carreras de clase ilimitada en Reno Air Races han sido equipados con Griffons. Estos incluyen Red Baron (NL7715C), así como el P-51XR Precious Metal (N6WJ) y el híbrido Mustang/Learjet Miss Ashley II (N57LR) hechos a medida. [29] [30] [31] [32] En todos los casos, en estos aviones se utilizaron Griffons con hélices contrarrotativas, tomados de los bombarderos de patrulla Avro Shackleton . El RB51 Red Baron se destaca por ostentar el récord mundial de velocidad FAI de 3 kilómetros con motor de pistón de 1979 a 1989 (499,018 mph).
Uso no aéreo
El hidroavión Miss Budweiser Unlimited de 1980 dominó el circuito de carreras con un motor Rolls-Royce Griffon. Fue el último de los barcos competitivos con motor de pistón, antes de que los motores de turboeje tomaran el relevo.
En los tractores modernos , también se utilizan motores Griffon, simples o dobles, con una potencia cada uno de 3500 hp (2600 kW). [33]
Sobrevivientes
Avro Shackleton Mk 3 en Ysterplaat AFB en Sudáfrica, serie 1722, también conocido como Pelican 22. Tomado el 27 de mayo de 2017 con el motor en marcha. Ya no vuela, pero se considera en su mayoría en condiciones de volar.
Tipo de combustible: 100 octanos (150 octanos de enero a mayo de 1945)
Sistema de aceite: Cárter seco con una bomba de presión y dos bombas de barrido
Sistema de refrigeración: mezcla de refrigerante 70% agua y 30% etilenglicol , presurizado. Radiador Intercooler refrigerado por líquido con su propio sistema independiente, nuevamente utilizando una mezcla de 70/30% de agua y glicol.
^ Aunque el Griffon de 1933 compartía el diámetro y la carrera del motor R con el Griffon I de 1939, el Griffon I era un diseño completamente nuevo. [2]
^ La incorporación de cuatro juegos de engranajes (dos transmisiones de árbol de levas, más engranajes reductores de hélice y transmisión magnética) en una unidad significó que se podía omitir el grupo adicional de engranajes para los magnetos y los árboles de levas, que normalmente estaban montados en la parte trasera del cigüeñal.
^ Después de ayudar a diseñar el sobrealimentador de dos etapas y dos velocidades para el Merlin Lovesey, pasó a ayudar a desarrollar los motores a reacción Rolls-Royce; aunque la cita se refiere a Merlín, se aplica igualmente al Grifo.
^ La hélice del Griffon giró hacia la izquierda (en sentido antihorario) cuando se ve desde la cabina.
^ Solo se dan tipos genéricos, el Griffon no era el motor principal de algunos de estos aviones.
^ Beaufighter II, Grifo IIB [26]
^ MS y FS se refieren a las velocidades del ventilador del sobrealimentador: Moderado/Totalmente sobrealimentado.
Citas
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