رولزرویس ولند (Rolls-Royce Welland) — نخستین موتور جت تجاری بریتانیا
رولزرویس ولند (Rolls-Royce Welland) نخستین موتور توربوجت تولید انبوه بریتانیا و نخستین موتور جت شرکت رولزرویس است که راه برای تسلط این شرکت بر صنعت موتور های جت جهان هموار کرد. این موتور با نام اولیه Rolls-Royce B.23 شناخته می شد و نیروی محرکه نخستین جت جنگنده عملیاتی متفقین یعنی Gloster Meteor را تامین کرد.
ولند با طراحی ساده و قابل اعتماد خود، استاندارد جدیدی برای موتور های توربو جت اولیه تعیین کرد و زمینه توسعه نسل های قدرتمند موتور های Derwent و Nene شد. اگرچه عمر تولید این موتور کوتاه بود، اما تاثیر آن بر صنعت هوانوردی جهان غیر قابل انکار است.
تاریخچه توسعه
از ویگ لابراتوری تا رولزرویس
دستان ولند از Power Jets Ltd آغاز می شود ، شرکت کوچکی که توسط فرانک ویتل (Sir Frank Whittle) برای تجاری سازی طرح انقلابی موتور توربوجت خود تأسیس شده بود. ویتل نخستین موتور جت عملیاتی خود به نام Power Jets W.1 را در آوریل ۱۹۴۱ با موفقیت به پرواز درآورد.
در سال ۱۹۴۳، شرکت رولز-رویس که تا آن زمان به موتورهای پیستونی مانند Merlin و Griffon شهرت داشت، وارد همکاری با Power Jets شد. رولز-رویس نسخه بهبودیافته W.2 را با نام Rolls-Royce Welland (برگرفته از نام رودخانهای در انگلستان، مطابق سنت نامگذاری رولز-رویس) به تولید انبوه رساند.
بر اساس سنت رولز-رویس در نامگذاری موتورهای جت به نام رودخانهها (مانند Derwent, Avon, Trent, Spey)، موتور W.2B به Welland تغییر نام داد. این نام از رودخانه ولنRiver Wellandدر شرق انگلستان گرفته شده بود.
نخستین پرواز و تولید
نخستین موتور های ولند در ژوئن ۱۹۴۳ روی Gloster Meteor نصب شدند و نخستین پرواز می تور با موتور ولند در همین ماه انجام شد. تولید انبوه از اوایل ۱۹۴۴ آغاز شد و تا پایان جنگ جهانی دوم ادامه یافت.
مشخصات فنی
نمای کلی
موتور ولک توربوجت سانتریفیوژ ساده (Centrifugal-flow turbojet) با یک کمپرسور گریز از مرکز دو طرفه (Double-sided centrifugal compressor) بود. این طراحی اگرچه از نظر آیرودینامیکی کمتر از کمپرسور های محوری (Axial-flow) پیشرفته بود، اما مزایای مهمی از جمله سادگی ساخت، هزینه کمتر، و پایداری بالاتر در دوره های مختلف داشت.
| مشخصه | مقدار |
|---|---|
| نوع | توربوجت سانتریفیوژ |
| طول | ۲٬۵۴۰ میلیمتر |
| قطر | ۱٬۲۲۰ میلیمتر |
| وزن خشک | ۴۳۰ کیلوگرم |
| پیشرانه | ۷٫۱ کیلونیوتن (۱٬۶۰۰ پاوند‑نیرو) |
| مصرف سوخت ویژه(SFC) | ۱٫۱۴ lb/(lbf·h) |
| نسبت پیشرانه به وزن | ~۱٫۷:۱ |
| دمای ورودی توربین | ~۸۷۰ درجه سانتیگراد |
| دور کمپرسور (حداکثر) | ۱۶٬۵۰۰ RPM |
اجزای اصلی
کمپرسور سانتریفیوژ دو طرفه: قلب موتور، یک کمپرسور گریز از مرکز با یک پروانه (Impeller) دوطرفه بود که از هوا را از دو طرف مکش کرده، فشرده می کرد و به محفظه احتراق می فرستاد. این یک نوع کمپرسور ساده تر و مستحکم تر از کمپرسور های محوری بود، اما با افزایش نسبت تراکم، راندمان آن کاهش می یافت. محفظه احتراق حلقوی (Annular Combustor): ولند از یک محفظه احتراق احتراق حلقوی با ۱۰ عدد محفظه شعله (Flame tube) از جنس فولاد ضدزنگ استفاده می کرد. سوخت (نفت سفید یا Kerosen) از طریق یک انژکتور سانتریفیوژ پاشش می شد.
توربین محوری (Axial-flow Turbine): یک توربین تک مرحله ای محوری، انرژی گاز های داغ و خروجی از محفظه احتراق را به انرژی مکانیکی تبدیل می کرد تا یک کمپرسور را بچرخاند. پره های توربین از جنس آلیاژ نیمونیک 80 (Nimonic 80) ساخته شده بودند ، یک آلیاژ نیکل-کروم که رولز رویس برای تحمل دمای بالا توسعه داده بود.
نازل خروجی (Exhaust Nozzle): گاز های خروجی از یک نازل همگرا (Convergent nozzle) عبور می کردند تا پیشرانش تولید شود.
سیستم سوخت و روغن کاری
سیستم سوخت ولند با نفت سفید (Aviation Kerosene) کار می کرد که از یک پمپ دنده ای (Gear pump) تحت فشار به انژکتورها فرستاده می شد. سیستم روغن کاری از نوع خشک کفه (Dry sump) با یک پمپ فشار و دو پمپ بازگشت بود.
تفاوت ولند با سایر موتور های هم عصر
برای درک بهتر جایگاه ولند، مقایسه آن با موتور های جت هم عصرش مفید است:
| سال نخستین پرواز | نسبت پیشرانه به وزن | وزن | نوع کمپرسور | پیشرانه | کشور | موتور |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ۱۹۴۳ | ۱٫۷:۱ | ۴۳۰ kg | سانتریفیوژ دوطرفه | ۷٫۱ kN | بریتانیا | Rolls-Royce Welland |
| ۱۹۴۲ | ۱٫۲:۱ | ۷۲۰ kg | محوری (Axial) | ۸٫۸ kN | آلمان | Junkers Jumo 004 |
| ۱۹۴۳ | ۱٫۳:۱ | ۶۲۴ kg | محوری ۷ مرحله | ۷٫۸ kN | آلمان | BMW 003 |
| ۱۹۴۴ | ۱٫۹:۱ | ۷۰۳ kg | سانتریفیوژ یکطرفه | ۱۳٫۳ kN | بریتانیا | de Havilland Goblin |
| ۱۹۴۲ | ۱٫۷:۱ | ۴۲۰ kg | سانتریفیوژ دوطرفه | ۷٫۱ kN | بریتانیا | Power Jets W.2B |
| ۱۹۴۳ | ۱٫۸:۱ | ۳۹۹ kg | محوری ۵ مرحله | ۷٫۱ kN | آمریکا | Westinghouse J30 |
