ロールスロイス ケストレル

チョウゲンボウ
ロールスロイス ケストレル XVI、コスフォード空軍博物館にて
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
建造数4,750
開発されて

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、同社の将来のピストンエンジン設計のほとんどの原型となった。[ 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、世界各国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エンジンがまだ準備でき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個体は、現在でも飛行可能な状態を保っている。

設計と開発

起源

初期の直列エンジンは、一般的に鋳造アルミニウム製のクランクケース上に構築され、個別に機械加工された鋼鉄製シリンダーがボルト締めされていました。シリンダーとクランクケース間の接続部は、発生する力の大きさを考慮すると堅牢でなければならず、重量が増加しました。そのため、エンジン全体の保持はクランクケースの構造に依存していました。

1923年、カーチスCRは1923年シュナイダートロフィーを受賞しました。CRは当時発売されたばかりのカーチスD-12エンジンを搭載しており、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ました。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軽量化されました。また、2つの部品をボルトで1回で固定できるため、組み立ても容易でした。クランクケース用の鋳造ブロックは既に製造されていたため、既存の組立ラインを新しいシステムに変更することも容易でした。必要なのは、ピストンに必要な精度でブロックを加工するための新しい機械を導入することだけでした。[ 3 ]

カーチスD-12は当時最も強力なエンジンの一つであり、ネイピア・ライオンなどの同時代の高出力エンジンと記録を競い続けました。当時、イギリスの航空エンジンメーカーは、D-12と同等の出力を持ちながら、軽量コンパクトを実現できるエンジンを提供できませんでした。D-12はフェアリー社によってライセンス供与され、フェリックスとして発売されました。

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. ロイス氏の主任補佐官」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、D-12 を超えることを目標にしました。これは、あらゆる高度で過給することで達成され、自然吸気エンジンよりも優れた性能を発揮できるようになります。以前は、過給 (およびターボ過給) は主に高高度の設計で使用され、航空機が上昇するときに周囲の気圧の低下を相殺して出力を維持するためのものでした。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、シリンダーに過大な応力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、出力ウェイト レシオが向上します。

ケストレルエンジンの試作機は1926年に初飛行し、1927年には出力450馬力（335kW）で初飛行しました。当初は自然吸気エンジンでした。

改善点

ホーカー・ハインドを流線型のケストレルに搭載。ハックス・スターターの駆動犬が見える。

このエンジンは1927年に450馬力（340kW）で初めて生産され、その後すぐに圧縮比を7:1に高めたIB型で525馬力（391kW）に改良されました。IB型は、1930年代初頭のイギリス空軍の主力であった ホーカー・ハート社の航空機ファミリー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、出力が 695 馬力 (518 kW) に増加しました。

1930年代後半、高オクタン価航空燃料の入手性が向上したことで、デトネーションの影響を受けずにエンジン出力を向上することが可能になった。マイルズ・マスターM.9試作機に搭載されたマークXVIエンジンは745馬力（556kW）を発生し、1940年のXXX型は720馬力（540kW）で運用された。[ 6 ]

冷却システム

ケストレルの重要な進歩の一つは、加圧冷却システムの採用でした。標準大気圧下では水は100℃で沸騰しますが、高度が上昇するにつれて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放出される熱量は、冷却剤の最高温度と量に依存します。そのため、冷却剤を沸点以下に維持する必要があったため、結果として生じる冷却能力の低下は、この時期のエンジン出力を制限する要因となりました。

解決策は、エンジンの冷却システム全体に圧力をかけ、冷却剤の沸騰温度を上げることでした。これは、高度による冷却性能の低下を緩和するだけでなく、同じ熱負荷に対して機内の冷却システムを小型化することを可能にします。ケストレルは、沸騰点を約150℃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 ]

変種

初期のケストレル派生型では、非過給エンジンは2種類の圧縮比で提供され、「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搭載す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）、ダイレクトドライブ左ハンドルトラクタードライブ、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)、ギア付き右牽引式、圧縮比6:1。新造エンジンの生産台数は合計18台。[ 11 ]
  • ケストレルIB、F.XIB（1929–34） – 77オクタン燃料使用時、2,700 rpmで5分間の最大出力616 bhp（459 kW）、最大連続出力480 hp（360 kW）。圧縮比7:1。新造エンジンの総生産数は580基。[ 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。新造エンジンの総生産数は92機。[ 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数は合計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。新造エンジンの総生産数は34機。[ 12 ]
  • ケストレルIMS、F.XIMS（1929年） – 最大連続出力525/535馬力（391/399kW）、中過給、圧縮比6:1。新造エンジンの生産台数は1台。[ 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台数は9台。[ 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。新造エンジンの総生産数は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、中圧過給、圧縮比5.5:1。新造エンジンは合計82台生産され、一部は後にショート・シンガポール向けに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馬力 (391/399kW)、中圧過給、圧縮比6:1。新造エンジンの総生産数は64基。[ 14 ]
  • ケストレル IIMS.5、F.XIIMS.5 (1934年) – 77オクタン燃料使用時、2,700 rpmで最高出力656 bhp (489 kW)、連続最高出力525 / 535 hp (391 / 399 kW)、中圧過給、圧縮比6:1。新造エンジンの生産数は合計5基。[ 14 ]
  • ケストレル IIMS.6、F.XIIMS.6 (1935) – 最大連続出力525/535馬力 (391/399kW)、中圧過給、圧縮比6:1。新造エンジンの総生産数は16機。[ 14 ]
  • ケストレルIIS、F.XIIS（1928–38） – 77オクタン燃料使用時、2,750 rpmで5分間1.75 psi（12.1 kPa）のブースト圧で550 bhp（410 kW）、連続最高出力480 hp（360 kW）。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に搭載された型はプッシャー駆動であった。[ 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）、中圧過給、圧縮比5.5:1。通常は牽引駆動だが、ショート・シンガポールIIIに搭載された型は押し駆動であった。[ 14 ]
  • ケストレル IIIMS.2、F.XIVMS.2 (1933–34) – 最大連続出力515/535馬力 (384/399kW)、中圧過給、圧縮比6:1。新造エンジンの生産数は合計20基。[ 14 ]
  • ケストレル IIIMS.4、F.XIVMS.4 (1934年) – 最大連続出力515/535馬力 (384/399kW)、中圧過給、圧縮比6:1。新造エンジンの総生産数は16機。[ 14 ]
  • ケストレル IIIMS.6, F.XIVMS.6 (1935) – 最大出力650 bhp (480 kW)、2,700 rpmで1.5 psi (10 kPa)のブースト圧で離陸時または77オクタン価燃料使用時1分間、最大連続出力515 / 535 hp (384 / 399 kW)。中圧過給、圧縮比6:1。新造エンジンの総生産数は16基。[ 14 ]
  • ケストレルIIIS、F.XIVS（1930–38） – 最大出力580bhp（430kW）、2,700rpmで1.75psi（12.1kPa）のブースト圧で離陸時または77オクタン価燃料使用時1分間、最大連続出力480hp（360kW）。フルスーパーチェンジャー、圧縮比6:1。新造エンジンの総生産数は71機。[ 14 ]
  • ケストレル IIIS.3、F.XIVS.3 (1934) – 最大連続出力480馬力 (360kW)、完全スーパーチャージャー付き、圧縮比6:1。新造エンジンの総生産数は48基。[ 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)のブースト圧で最高出力742 bhp (553 kW)、連続最高出力645 / 695 hp (481 / 518 kW)。フルスーパーチェンジャー装備、圧縮比6:1。新造エンジンの生産台数は合計1,178台。[ 15 ]
  • ケストレルVDR（1937年） – 77オクタン燃料使用時、2,350 rpmで2.25 psi（15.5 kPa）のブースト圧で最高出力556 bhp（415 kW）、連続最高出力492 hp（367 kW）。フルスーパーチャージャー付き、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、2,700 rpmで6 psi (41 kPa)のブーストで最大出力740 bhp (550 kW)、連続出力665 / 695 hp (496 / 518 kW)。フルスーパーチェンジャー装備、圧縮比6:1。新造エンジンの生産数は合計258基。[ 15 ]
  • ケストレルVII – 最大連続出力675 / 700馬力（503 / 522kW）、中速スーパーチャージャー、圧縮比6:1。[ 16 ]
  • ケストレルVIII（1936–37） – 最大連続出力675/700馬力（503/522kW）、中速過給推進駆動、圧縮比6:1。新造エンジンの総生産数は133機。[ 16 ]
  • ケストレルIX（1934–37） – 最大連続出力675/700馬力（503/522kW）、中速スーパーチェンジトラクター駆動、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オクタン価燃料使用時、2,900 rpmで5分間の最大出力636 bhp (474 kW)、最大連続出力520 / 545 hp (388 / 406 kW)。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）、フルスーパーチャージャー、圧縮比6:1。[ 16 ]
  • ケストレルXV – 最大連続出力640/670馬力（480/500kW）、フルスーパーチャージャー、圧縮比6:1。[ 16 ]
  • ケストレル XVI、XVI Spl.（1936–38） – 最大連続出力640/670馬力（480/500kW）、フル過給、圧縮比6:1。新造エンジンの生産台数は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、3,000 rpmで5分間3.25 psi (22.4 kPa)のブースト圧で773 bhp (576 kW)の最高出力、連続最高出力640 / 670 hp (480 / 500 kW)。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) – 離陸時または87オクタン価の燃料使用時、2,750 rpmで5 psi (34 kPa)のブーストで最大出力720 bhp (540 kW)。フル過給、圧縮比6.2:1。マイルズ・マスターに使用されたケストレルの最終型は、旧型のケストレル（通常はMk VおよびMk XVI）を最新の部品で改造して製造された。[ 17 ]

さらなる発展

1927年、ケストレルの試作機が完成すると、飛行艇用にはより大型で強力なエンジンの必要性が認識され、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持つエンジンの開発が開始されました。これがロールス・ロイス・バザードです。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さらに改良され、ロールス・ロイスRエンジンとなりました。1935年、ケストレルの設計を基にロールス・ロイス・マーリンが開発されました。[ 18 ]

ケストレルの設計はゴスホーク両方のベースとして使用されましたが、ゴスホーク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（そしてヴァルチャー）のベースにもなり、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した。実際には、戦時中にマーリンエンジンの開発に資金を投入するため、ペレグリンとヴァルチャーの開発は縮小され、最終的には中止されました。

ボッシュ社が開発した燃料噴射システムへの対応として、1936年、高高度での燃料供給を改善するため、ケストレルエンジンに加圧式キャブレターシステムが搭載されました。ファーンバラ研究所による飛行試験では、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一つ」と評価されました。[ 19 ]

アプリケーション

ラムズデンでは、ケストレルはこれらのタイプの主力動力源ではないかもしれません。

航空機への応用
ケストレル搭載のマイルズマスター
その他のアプリケーション

耐空性のあるエンジン

ロールスロイス ケストレル エンジンは、2024 年 3 月時点でも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・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、修復され、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搭載のホーカー・デーモン（G-BTVE）[ 23 ]は、 2024年3月時点で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、英国ダックスフォードのIWM （英国陸軍航空博物館）にファイター・コレクションとして収蔵されています。この機体にはロールス・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 エンジンの保存例は、以下の場所で一般公開されています。

仕様（ケストレルV）

バルブギアが露出したRRケストレルVI

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

パフォーマンス

  • 出力:
  • 離陸時2,240 rpmで685馬力（511 kW）
  • 高度14,400フィート（4,400メートル）で2,900rpmで631馬力（471kW）
  • 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

参考文献

引用

  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、164ページ。
  6. ^ラムズデン 2003、196ページ。
  7. ^ルブラ 1990、43ページ。
  8. ^ a bラムズデン 1994、p.191。
  9. ^ラムズデン 1994、183ページ。
  10. ^ラムズデン 1994、191–192ページ。
  11. ^ a bラムズデン 1994、192ページ。
  12. ^ a b c d e f gラムズデン 1994、193ページ。
  13. ^ラムズデン 1994、193～194ページ。
  14. ^ a b c d e f g h i j k lラムズデン 1994、194ページ。
  15. ^ a b cラムズデン 1994、195ページ。
  16. ^ a b c d e f g h i j k lラムズデン 1994、196ページ。
  17. ^ラムズデン 1994、183ページと196ページ。
  18. ^王立協会死亡記事、219ページ
  19. ^秘密の馬力競争、33ページ
  20. ^テイラー 1974 p.232
  21. ^ジェームズ 1971 p.203
  22. ^グレイ 1972、96cページ
  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。

参考文献

さらに読む

  • ビル・ガンストン著『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・スティーブンス社、2006年、ISBN 0-7509-4478-1
ウィキメディア・コモンズには、ロールスロイス ケストレルに関連するメディアがあります。
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