Rolls-Royce Griffon

Griffon
Bevaret Griffon med udskårne sektioner til undervisningsbrug.
Rolle	V-12 stempel-flyvemaskinemotor
Oprindelsesland	Britisk
Fabrikant	Rolls-Royce
Første flyvning	November 1939
Status	Udgået af produktion
Primær bruger	Avro Shackleton Fairey Firefly Supermarine Spitfire
Antal bygget	8.108

Rolls-Royce Griffon er en britisk fremstillet flyvemaskinemotor, udført som en 60-graders V-12 stempelmotor med 37 liter (2.240 cu.in.) slagvolumen, med væskekøling og kompressor, designet og bygget af Rolls-Royce Limited. I tråd med firmaets standard blev Griffon opkaldt efter en rovfugl, i dette tilfælde en Gåsegrib (Engelsk: Griffon vulture).

Designarbejdet med Griffon startede i 1938 efter ønske af Fleet Air Arm, beregnet på anvendelse i nye flydesigns som f.eks. Fairey Firefly. I 1939 blev det besluttet at motoren også kunne tilpasses anvendelsen i Spitfire. Udviklingen blev midlertidigt stoppet for at koncentrere ressourcerne om den lidt mindre Merlin og den 24-cylindrede Vulture; resultatet var at Griffon først gik i produktion tidligt i 1940'ne.

Griffon var den sidste i en lang linje af V-12 flymotorer fremstillet af Rolls-Royce, og produktionen blev indstillet i 1955. Der er stadig Griffon motorer i tjeneste ved Royal Air Force i dag, ved Battle of Britain Memorial Flight, og de holder en af de sidste to flyvedygtige Avro Lancaster luftdygtig.

Ifølge Arthur Rubbras memoir, blev en neddroslet version af "R" motoren, på det tidspunkt kendt som Griffon, afprøvet i 1933. Denne motor, R11,^[1] som aldrig kom til at flyve, var beregnet på projektet "Moderat Trykladet 'Buzzard' udvikling" som dog først blev videreført langt senere, og havde ikke nogen direkte relation til den serieproducerede Griffon fra krigstiden.

I 1938 kontaktede Fleet Air Arm Rolls-Royce og forespurgte om det var muligt at udvikle en større version af Merlin. Blandt de stillede krav var god effekt ved lav flyvehøjde, og motoren skulle både være pålidelig og nem at servicere.^[2] Arbejdet med at designe motoren blev påbegyndt kort tid efter.^{[nb 1]} Designprocessen forløb relativt glat i sammenligning med udviklingen af Merlin, og den første af tre Griffon I prototyper kørte første gang i den Eksperimentelle Afdeling ("Experimental Department") den 30. november 1939.^[3][4]

Selv om Griffon var designet til maritime fly, foreslog mr. N. E. Rowe fra Air Ministry den 8 November 1939 at montere en Griffon i en Spitfire. Tre uger senere, fik Supermarine tilladelse til at undersøge muligheden for at tilpasse Griffon og Spitfire til hinanden; som respons til dette, udstedte Supermarine 'Specification 466' den 4 December. Denne beslutning førte til en omplacering af motorens hjælpeaggregater for at reducere frontarealet til det mindst mulige.^[4] Resultatet blev at frontarealet af en 'nøgen' Griffon motor blev nedbragt til 0,73 m2 (7,9 square feet), kun en smule mere end Merlin-motorens 0,70 m2 (7,5 sq.ft.), på trods af Griffons langt større slagvolumen.^[5] Denne omdesignede motor kørte første gang den 26. Juni 1940 og gik i produktion under navnet Griffon II.

Tidligt i 1940, med Slaget om England lurende i horisonten, gav Lord Beaverbrook, Ministeren for flyproduktion, ordre til at arbejdet på den nye motor skulle sættes på pause for at koncentrere indsatsen om den mindre 27 Liters (1.650 cu.in.) Merlin, som på dette tidspunkt allerede havde overgået udgangseffekten fra den tidlige Griffon.

Sammenlignet med tidligere Rolls-Royce designs havde Griffon motoren adskillige forbedringer, hvilket betød at den fysisk kun var en smule større end Merlin, på trods af dens 36% større slagvolumen på 37 Liter (2.240 cu.in.).^[2]

En betydelig forskel var at drevene til knastakselen og magneto'en (magnettændingen) blev sammenbygget med propellens reduktionsgear på forsiden af motoren, i stedet for at benytte et separat gearsystem på bagsiden af motoren, drevet af krumtapakslen; dette tillod en reduktion af motorens længde og gjorde gearsystemet mere effektivt og pålideligt.^{[6][nb 2]} Drevet til kompressoren blev fjernet fra fronten af motoren, indtil da havde den behøvet en lang aksel eftersom kompressoren sad bag motoren.^[7]

Smøringen af Merlin-motorens krumtapaksel foregik via kanaler skåret i motorblokken. Disse kanaler fødede hovedlejerne med olie, hvorefter olien løb videre gennem en kanal i krumtappen til plejlstangens store leje. Dette leje fik først olie efter at olien var løbet igennem hovedlejet. I Griffon var dette arrangement forbedret, og det var den første Rolls-Royce flymotor i produktion der benyttede en hul krumtapaksel til at smøre både hovedlejerne og de store plejlstangslejer. Olien blev indsprøjtet i begge ender af krumtapakslen hvilket gav en ligeligt fordelt oliestrøm til alle lejerne.^[6][8]

Et andet brud med traditionerne var at en højeffektiv dobbelt B.T.H-fremstillet magneto blev monteret på toppen af huset til propellens reduktionsgear;^[9] tidligere Rolls-Royce designs havde benyttet to separate magnetoer monteret på bagenden af motoren.^[10]

Griffon 61 - serien introducerede en to-trins kompressor og andre designændringer: olietrykpumperne blev nu huset inden i bundkarret, og man havde anstrengt sig for at fjerne så mange eksterne rør som muligt.^[11] Som tidligere nævnt blev drevet for kompressoren flyttet til motorens bagende og drev kompressoren via en kort torsionsaksel, i stedet for at sidde på motorens front med en lang drivaksel til kompressoren, som det havde været praksis i tidligere Griffon varianter.^[7]

Produktionen af flymotor-varianten af Griffon sluttede i December 1955, hvorimod en mariniseret version, Sea Griffon, forblev i produktion til anvendelse i RAFs maritime redningsbåde type HSL (High Speed Launches).^{[nb 3][12]}

Fra Jane's og Flight.^[13][14]

Cylindre

Tolv cylindre med flydende 'våde' foringer af hi-carbon kulstofstål^[15] placeret i to todelte cylinderblokke af støbt aluminiumslegering med separate topstykker og skørter. Cylinderforingerne hårdtforkromede i de øverste 6,35 cm (2½ in) af boringen.^[15] Cylinderblokkene monteret i en 60-grader vinkel på udfræsede flader i et todelt krumtaphus. Topstykkerne forsynet med ventilstyr af støbejern på indsugningsventilerne, styr af fosforbronze til udstødsventilerne, og udskiftelige "Silchrome" ventilsæder af en stållegering. To modstående tændrør stikker ind i hvert forbrændingskammer.

Stempler

Udfræset/drejet ud af støbegods af en "R.R.59" legering. Fuldt flydende stempelpinde af hærdet krom/nikkel stål. Two kompressionsringe og en perforeret olieskrabering over stempelpinden, en olieskrabering nedenunder.

Plejlstænger

Nikkelstål støbegods med H-formet tværsnit, hvert sæt består af en almindelig og en gaflet stang. 'Gaflen' bærer et lejehus af nikkelstål som fastholder lejepander af en bly/bronze legering med stålbagside. Stempelenden af hver stang holder en flydende bøsning af fosforbronze.

Krumtapaksel

Et stykke, fræset/uddrejet fra et kvælstofhærdet krom/nikkel/molybdænstål smedegods. Akslen er statisk og dynamisk udbalanceret. Syv hovedlejer og seks slag. Interne oliekanaler, fødet fra begge ender, benyttet til at føde smøremiddel direkte til alle lejeflader.^[6] "Flydende" frontleje med en internt fortandet annulus boltet til krumtapakslen, og med en kort splined aksel til det drivende hjul i propellens reduktionsgear.^[6] Set bagfra var rotationen med uret.

Krumtaphus

To støbte halvdele af en aluminiumslegering, samlet i den horisontale centerlinie. Øverste halvdel bærer tandhjulskassen, cylinderblokkene og en del af huset til propellens reduktionsgear; Den bærer også krumtapakslens hovedlejer (lejepander af blødt stål foret med en bly/bronze legering). Nederste halvdel fungerer som oliesump og bærer motorens primære oliepumpe, pumpen til kompressorens hastighedsvælger og to evakueringspumper. Den bærer også kølevandspumpen, som bliver drevet af samme gearing som oliepumperne.

Tandhjulskassen

Støbt af en aluminiumslegering og monteret på bagenden af krumtaphuset. Bærer kompressoren og huser drevene til kompressoren, til koblingen til den eksterne gearkasse, til motorens omdrejningstæller, propellens konstant-hastigheds enhed, til pumper til brændstof og intercooler, såvel som til olie- og kølepumperne i nederste del af krumtaphuset.

Ventiler

To indsugnings- og to udblæsnings-tallerkenventiler fremstillet af rustfast nikkel/krom gamma-jern (austenit), "K.E.965" legering, pr. cylinder. Udblæsningsventilerne har natriumkølede skafter. En beskyttende "Brightray" krom/nikkel coating er påført brændkammerfladen og sædefladen af udblæsningsventilerne, og på sædefladen af indsugningsventilerne. Hver ventil holdes lukket af to koncentriske spiralfjedre. En enkelt overliggende knastaksel med syv lejer, placeret på midten af hvert topstykke, betjener de 24 vippearme; 12 stk. aktiverer indsugningsventilerne på indersiden af topstykket/cylinderblokken, de andre 12 udblæsningsventilerne på motorens yderside.

Selv om det er almindeligt at sammenligne stempelmotorer og deres potentielle ydelse ved at se på motorens slagvolumen, giver dette ikke en præcis angivelse af motorens ydelse. Ifølge Mr. A. C. Lovesey, som var ansvarlig for udviklingen af Merlin motoren,^{[nb 4]} "Det er stadig den generelle mening at motorens slagvolumen er grundlaget for sammenligninger af den mulige udgangseffekt for forskellige motortyper, men dette er ikke korrekt fordi motorens ydelse alene afhænger af dem masse af luft som den effektivt kan tvinges til at optage, og det er i denne sammenhæng at kompressoren spiller den vigtigste rolle."^[16]

I modsætning til Merlin var Griffon fra starten designet til at bruge en enkelttrins kompressor drevet af en to-hastigheds, hydraulisk betjent gearkasse. De producerede modelserier Griffon II, III, IV og VI var designet til at aflevere deres maksimale udgangseffekt i lav flyvehøjde, og blev hovedsageligt benyttet af Fleet Air Arm. Griffon 60, 70 og 80-serierne havde en to-trins kompressor og afgav maksimum effekt i lav til mellem højde. Griffon 101, 121 og 130-serierne, som kollektivt blev designeret Griffon 3 SML,^[17] benyttede en to-trins, tre-hastigheders kompressor, og fik tilføjet et sæt "Low Supercharger (L.S)" gear til de allerede eksisterende "Medium" og "Full Supercharger" (M.S og F.S) gear.^[17] En anden modifikation var at forøge diameteren af kompressorens impellere, hvilket øgede flyvehøjden hvor motoren ville yde størst effekt i hvert gear.^[18] Hvor type 101 var beregnet på at drive en fembladet propel, var type 121 og 130 designet til at drive kontra-roterende propeller.^[17] I 1946 blev en Griffon 101 monteret i en Supermarine Spiteful, RB518 (en ombygget Spitfire Mk.XIV); Dette fly opnåede en maksimal hastighed på 795 km/t (494 mph) med fuldt militært udstyr ombord.^[19]

Piloter der skiftede fra Merlin- til Griffon-motoriserede Spitfires opdagede meget hurtigt at fordi Griffon motorens propel roterede i den modsatte retning af propellen på en Merlin, ville jageren svinge mod styrbord under takeoff i stedet for bagbord som de var vant til.^{[20][nb 5]} Denne tendens var endnu mere udtalt ved de kraftigere 60- og 80- serier af Griffon, med deres fem-bladede propeller. For at modgå denne effekt blev piloterne nødt til at lære at trimme flyene mod bagbord inden et takeoff blev forsøgt.^[21] Ved takeoff var det nødvendigt at åbne for gassen langsomt, eftersom det tydelige sving mod styrbord kunne få flyet til at "krabbe" hen over startbanen, hvilket gav et voldsomt slid på dækkene.^[22]

Nogle Spitfire Mk.XIV, Mk.21 og Mk.24 blev forsøgsvis udrustet med kontra-roterende propeller, hvilket eliminerede svinget. Problemer med de tidlige udgaver af de komplicerede gearkasser der var nødvendige til disse propeller forhindrede at disse blev anvendt operationelt i Spitfire, men med en forbedret kvalitet fandt de anvendelse i senere flytyper, heriblandt Seafire F.R. Mk.46, F. Mk.47 og F.R. Mk.47, der som standard var udrustet med Griffon 87 som drev kontraroterende propeller.^[23] Griffon 57 og 57A-serierne, der blev monteret i Universal Power Plant (UPP) installationer og drev kontra-roterende propeller, blev benyttet i Avro Shackleton maritime patruljefly.^[24]

Griffon blev produceret i cirka 50 forskellige varianter, med Griffon 130 som den sidste i serien. Nogle data om repræsentative varianter er oplistet herunder:

• Griffon IIB

1.290 kW (1.730 hk) i en højde af 230 m (750 ft) og 1.110 kW (1.490 hk) i 4.270 m (14.000 ft) højde; Enkelt-trins to-hastigheders kompressor; impeller diameter 25,4 cm (10 in); gearinger 7.85:1, 10.68:1.^[20] Benyttet i Firefly Mk.I og Spitfire Mk.XII.

• Griffon VI

Forhøjet max. ladetryk, 1.380 kW (1.850 hk) i 610 m (2.000 ft); impeller diameter 24,7 cm (9,75 in).^[20] Benyttet i Supermarine Seafire Mk.XV og Mk.XVII, og i Spitfire XII.

• Griffon 57 og 57A

1.460 kW [1.960 hk) nominelt; 1.749 kW (2.345 hk) med vand/metanol indsprøjtning under take-off: benyttet i Avro Shackleton.^[24]

• Griffon 61

Introducerede en to-hastigheds to-trins kompressor med efterkøler lignende den på Merlin 61; 1.520 kW (2.035 hk) i 2.100 m (7.000 ft) og 1.360 kW (1.820 hk) i 6.400 m (21.000 ft) flyvehøjde; used on Spitfire F. Mk.XIV, Mk.21.

• Griffon 65

Samme som Griffon 61 med et andet propel-reduktionsgear; Impeller diameter 1. trin: 34 cm (13,4 in), 2. trin: 29 cm (11,3 in);^[25] benyttet i Spitfire F. Mk.XIV.

• Griffon 72

Forøget max. ladetryk ("boost") for at udnytte 150-oktan brændstof; 1.675 kW (2.245 hk) i 2.820 m (9.250 ft) flyvehøjde.

• Griffon 74

Griffon 72 med brændstofindsprøjtning; Firefly Mk.IV.

• Griffon 83

Modificeret til at drive kontra-roterende propeller; 1.745 kW (2.340 hk) i 230 m (750 ft) og 1.565 kW (2.100 hk) i 3,740 m (12.250 ft) højde.

• Griffon 85

1.770 kW (2.375 hk); used on Spiteful Mk.XIV.

• Griffon 89

2,350 hp (1,755 kW); benyttet i Spiteful Mk.XV.

• Griffon 101

1.805 kW (2.420 hk); To-trins tre-hastigheds kompressor med indstillingerne "Low Supercharger" (L.S), "Moderate Supercharger" (M.S) eller "Full Supercharger" (F.S) til henholdsvis lav, mellem eller stor flyvehøjde; reduktionsgearet 1:4.45; Rolls-Royce brændstofindsprøjtning.^[17] benyttet i Spiteful Mk.XVI.

• Griffon 130

1.805 kW (2.420 hk) i 1.524 m (5.000 ft) i L.S gear, 1.678 kW (2,250 hk) i 4.419 m (14,500 ft) og M.S gear, og 1.529 kW (2.050 hk) i 6.400 m (21.000 ft) flyvehøjde i F.S gear; reduktionsgearet 1:4.44; modificeret til at drive kontra-roterende propeller; Rolls-Royce brændstofindsprøjtning.^[18]

• Compound Griffon RGC.30.SM.; turbo-compound motor - aflyst 1949
• Turbo Griffon RGT.30.SM.; minder om Napier Nomad - aflyst 1949

Note:^{[nb 6][nb 7]}

• Avro Shackleton
• Blackburn B-54
• Bristol Beaufighter
• CAC CA-15
• Fairey Barracuda
• Fairey Firefly
• Folland Fo.108
• Hawker Fury^[27]
• Hawker Henley^[28]
• Hawker Tempest Mk.III/IV
• Martin-Baker MB 5
• Supermarine Seafang
• Supermarine Seafire
• Supermarine Seagull
• Supermarine Spiteful
• Supermarine Spitfire

Adskillige North American P-51 Mustang, udrustet med en Griffon motor, har deltaget i "Unlimited Class" løbene under Reno Air Races. Blandt disse fly er RB51 Red Baron (NL7715C),^[29] "Precious Metal" (N6WJ)^[30][31] og en Mustang/Learjet hybrid "Miss Ashley II" (N57LR).^[32] Alle disse fly har benyttet Griffons med kontra-roterende propeller; motorerne og propellerne stammede fra Avro Shackleton maritime patrulje- og bombefly. RB51 'Red Baron' bør bemærkes for i årene 1979 - 1989 at have holdt FAI verdensrekorden i hastighed for fly med stempelmotor over en 3 km strækning, med hastigheden 803,092 km/t (499,018 mph).

I "Hydroplane" racerbådtypens "Unlimited" klasse dominerede båden Miss Budweiser fra 1980 for en tid; denne båd havde en Rolls-Royce Griffon motor. Det var den sidste konkurrencedygtige båd med stempelmotor, herefter overtog jetmotorer bådklassen.

Af og til ser man Griffon motorer anvendt til Traktortræk, i enkelt eller dobbelt konfiguration, og ofte tunet til 2.600 kW (3.500 hk).^[33]

En mariniseret version, Sea Griffon, blev anvendt i RAFs maritime redningsbåde type HSL (High Speed Launches).^[12]

Griffon-motoren gør fortsat tjeneste i renoverede Fireflies og sene typer Spitfires verden over. Royal Air Forces Battle of Britain Memorial Flight er p.t. en af de største operatører af disse motorer.

Den eneste tilbageblevne i teknisk forstand flyvedygtige Avro Shackleton er stationeret på Air Force Base Ysterplaat.^[34] Der er endnu et flystel i god stand og i stand til at starte motorerne i Gatwick Aviation Museum, og endnu et i Coventry Airport. Dette sidste fly er i stand til at køre på jorden ved egen kraft, og det forventes at blive erklæret flyvedygtigt indenfor en overskuelig fremtid.

Bevarede Griffon motorer bliver udstillet på - blandt andet - disse museer:

• Atlantic Canada Aviation Museum
• Bournemouth Aviation Museum
• Kissimmee Air Museum
• Midland Air Museum
• Royal Air Force Museum London
• Rolls-Royce Heritage Trust samlingen, Derby
• Shuttleworth Collection
• South African Air Force Museum, AFB Ysterplaat
• Stonehenge Air Museum, Fortine, Montana^[35]
• Tangmere Military Aviation Museum
• Birmingham Museum Collection Centre

Så vidt vides er der p.t. ikke udstillet en Griffon i Danmark.

Reference = Lumsden and The Aeroplane. ^[36][37]

Type:	Flymotor	60° V-12 væskekølet stempelmotor med kompressor
Boring:	152,4 mm	6 inches
Slaglængde:	167,6 mm	6,6 in.
Slagvolumen:	36,7 Liter	2.240 cu.in.
Kompression:	6:1
Ventilstyring:	Overliggende knastaksel	1 pr. cylinderblok
Indsugningsventiler:	2 pr. cylinder
Udstødningsventiler:	2 pr. cylinder	Natriumkølede skafter
Kompressor:	To-hastighed, to-trins	Boost regulering automatisk, forbundet med gashåndtaget
Intercooler:	Mellem 2.trin og motoren	Vandkølet (70% vand, 30% ethylenglycol), kølesystemet uafhængigt af motorkølingen
Karburering:	Tre-spjælds Bendix-Stromberg	faldstrømskarburator med trykindsprøjtning og automatisk blandingsregulering
Brændstof:	100 oktan Avgas/flybenzin	Januar til Maj 1945 150 oktan
Smøring:	Tør sump, 1 trykpumpe	2 sugepumper
Køling:	70% vand, 30% ethylenglycol	Systemet er under tryk
Reduktionsgear:	0,51:1	venstreroterende trækpropel
Længde:	2.057 mm	81 in.
Bredde:	770 mm	30,3 in.
Højde:	1.168 mm	46 in.
Vægt:	900 kg	1.980 lb.
Vægt/effekt:	1,69 kw/kg	1,03 hk/lb
Specifik effekt:	41,4 kW/L	0,91 hk/cu.in
Effekt:	1.520 kW i 2.135 m højde	2.035 hk i 7.000 ft højde, kompressoren i MS gear,[nb 8] +18 psi boost ved 2.750 rpm
	1.655 kW i 3.350 m højde	2.220 hk i 11.000 ft højde, kompressoren i MS gear, +21 psi boost ved 2.750 rpm og 150 Oktan brændstof
	1.360 kW i 6.400 m højde	1.820 hk i 21.000 ft højde ved 2.750 rpm

• Rolls-Royce R
• Rolls-Royce Merlin

Lignende motorer:

• Allison V-1710
• Daimler-Benz DB 603
• Daimler-Benz DB 605
• Junkers Jumo 213
• Klimov VK-107
• Mikulin AM-38

• Air Ministry. Pilot's Notes For Spitfire XIV & XIX; Griffon 65 or 66 Engine. London: Air Ministry, 1946.
• Bridgman, L, (ed.) (1989) Jane's Fighting Aircraft of World War II. Crescent. ISBN 0-517-67964-7
• Carvell, Roger. "Aeroplane Examines the Avro Shackleton." Aeroplane Arkiveret 13. juli 2016 hos Wayback Machine No. 2, Vol. 38, Issue 442, February 2010.
• Gunston, Bill. World Encyclopedia of Aero Engines: From the Pioneers to the Present Day. 5th edition, Stroud, UK: Sutton, 2006.ISBN 0-7509-4479-X
• Lovesey, Cyril. "Development of the Rolls-Royce Merlin from 1939 to 1945". Aircraft Engineering magazine. London: July 1946
• Lumsden, Alec. British Piston Engines and Their Aircraft. Marlborough, Wiltshire: Airlife Publishing, 2003. ISBN 1-85310-294-6.
• Price, Alfred. The Spitfire Story. Second edition, London: Arms and Armour Press, 1986. ISBN 0-85368-861-3.
• Rubbra, A.A. Rolls-Royce Piston Aero Engines: A Designer Remembers: Historical Series no 16 : Rolls Royce Heritage Trust, 1990. ISBN 1-872922-00-7
• White, Graham. Allied Aircraft Piston Engines of World War II: History and Development of Frontline Aircraft Piston Engines Produced by Great Britain and the United States During World War II. Warrendale, Pennsylvania: SAE International, 1995. ISBN 1-56091-655-9
• "A Classic Design; The Rolls-Royce Two-Stage Griffon (article and images)." The Aeroplane, 21 September 1945.
• "Rolls-Royce Griffon (65) (article and images)." Flight and the Aircraft Engineer No. 1917, Vol. XLVIII, 20 September 1945.
• "Rolls-Royce Griffon 130 (article and images)." Flight and the Aircraft Engineer No. 1933, Vol. XLIX, 10 January 1946.
• British Aero Engines (article and images)." Flight and the Aircraft Engineer No. 2468, Vol. 69, 11 May 1956.
• "1980 U-1 Miss Budweiser (article). (Webside ikke længere tilgængelig)" Skid Fin Magazine, 2003, Volume 1 Number 2.

• Quill, J. (1983) Spitfire - A Test Pilot’s Story. Arrow Books. ISBN 0-09-937020-4

• Wikimedia Commons har flere filer relateret til Rolls-Royce Griffon

• Griffon 58 på YouTube
• "Rolls-Royce Griffon (65)" en 1945 Flight artikel om Griffon 65
• "Rolls-Royce Griffon (65)" en 1945 Flight artikel om Griffon 65
• "Rolls-Royce Griffon 130" en 1946 Flight artikel