Metropolitan-Vickers F.2
मेट्रोपॉलिटन-विकर्स एफ. 2 एक प्रारंभिक टर्बोजेट इंजन है और अक्षीय-प्रवाह कंप्रेसर पर आधारित पहला ब्रिटिश डिजाइन है। यह उस युग के लिए एक अत्यंत उन्नत डिजाइन था, जिसमें नौ-चरणीय अक्षीय कंप्रेसर, कुंडलाकार दहन यंत्र और दो-चरणीय टरबाइन का उपयोग किया गया था। इसने पहली बार नवंबर 1943 में एक ग्लोस्टर उल्का को संचालित किया, जो पावर जेट्स के समकालीन मॉडलों से बेहतर प्रदर्शन कर रहा था। इस उत्कृष्ट शुरुआत के बावजूद, इसे अविश्वसनीय माना जाता था और युद्ध के दौरान इसका कभी उपयोग नहीं हुआ। युद्ध के बाद के युग में, कई इंजनों ने बहुत अधिक प्रदर्शन प्रदान किया, और एफ. 2 में रुचि कम हो गई। इंजन की क्षमता और निवेश बर्बाद नहीं हुआ, हालांकि; जब मेट्रोविक ने गैस टरबाइन व्यवसाय छोड़ दिया तो डिजाइन को मेट्रोपॉलिटन-विकर्स (मेट्रोविक) से आर्मस्ट्रांग सिडली को दे दिया गया। आर्मस्ट्रांग सिडले ने सफल नीलम के रूप में एक बड़े संस्करण का निर्माण किया। विकास एलन अर्नोल्ड ग्रिफ़िथ ने 1926 में एक मौलिक पेपर, एन एयरोडायनामिक थ्योरी ऑफ़ टर्बाइन डिज़ाइन प्रकाशित किया, जिसमें पहली बार स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया गया कि एक गैस टर्बाइन का उपयोग एक व्यावहारिक, और यहां तक कि वांछनीय, विमान पावरप्लांट के रूप में किया जा सकता है। पेपर ने यह प्रदर्शित करते हुए शुरुआत की कि मौजूदा अक्षीय कंप्रेसर डिजाइन सपाट ब्लेड के उपयोग के कारण "रुके हुए थे", और इसके बजाय एयरोफॉइल डिजाइन का उपयोग करके नाटकीय सुधार किए जा सकते थे। इसने एक पूर्ण कंप्रेसर और टरबाइन डिजाइन की रूपरेखा तैयार की, जिसमें एक दूसरे टरबाइन को चलाने के लिए अतिरिक्त निकास शक्ति का उपयोग किया गया जो एक प्रोपेलर को शक्ति प्रदान करेगा। आज की शब्दावली में, डिजाइन एक टर्बोप्रॉप था। डिजाइन को साबित करने के लिए, ग्रिफ़िथ और रॉयल एयरक्राफ्ट इस्टैब्लिशमेंट के कई अन्य इंजीनियरों ने 1928 में कंप्रेसर का एक परीक्षण बिस्तर उदाहरण बनाया, जिसे ऐनी के नाम से जाना जाता है, यह मशीनरी उनके लिए फ्रेजर और चाल्मर्स द्वारा बनाई जा रही थी। ऐनी के सफल परीक्षण के बाद उन्होंने बेट्टी या बी. 10 के नाम से जाने जाने वाले एक पूर्ण इंजन के साथ इसका पालन करने की योजना बनाई। जैसा कि बेट्टी को परीक्षण उद्देश्यों के लिए डिज़ाइन किया गया था, इसे कंप्रेसर और टरबाइन वर्गों को अलग से चलाने की अनुमति देने के लिए डिज़ाइन किया गया था। ऐसा करने के लिए, कंप्रेसर से निकलने वाला निकास इंजन के "सामने" पर होता था, जहाँ इसे दहन खंड के माध्यम से इंजन के "अंत" तक पाइप किया जाता था जहाँ यह टरबाइन में प्रवेश करता था। इसका मतलब यह भी था कि खंडों के बीच ड्राइवशाफ्ट बहुत छोटा था। 1929 में शुद्ध जेट इंजनों पर फ्रैंक व्हिटल की थीसिस प्रकाशित हुई, और टिप्पणी के लिए ग्रिफ़िथ को भेजी गई। व्हिटल के गणित में एक त्रुटि की ओर इशारा करने के बाद, उन्होंने पूरी अवधारणा का उपहास करते हुए कहा कि उपयोग किया जाने वाला केंद्रापसारक व्हिटल अपने बड़े सामने वाले क्षेत्र के कारण विमान के उपयोग के लिए अव्यावहारिक होगा, और सीधे बिजली के लिए जेट निकास का उपयोग बेहद अक्षम होगा। व्हिटल परेशान था लेकिन आश्वस्त था कि उसे वैसे भी इस विचार का पेटेंट लेना चाहिए। पाँच साल बाद निवेशकों के एक समूह ने उन्हें पहले काम करने वाले ब्रिटिश जेट इंजन पर काम शुरू करने के लिए राजी किया। ग्रिफ़िथ ने अपनी अवधारणाओं के विकास को जारी रखा, अंततः दो विपरीत-घूर्णन चरणों का उपयोग करके एक उन्नत कंप्रेसर डिज़ाइन विकसित किया जिससे दक्षता में सुधार हुआ। उनके साथी, हेयने कॉन्स्टेंट ने 1937 में नई मशीनरी के उत्पादन के लिए मैनचेस्टर स्थित भाप टरबाइन निर्माता मेट्रोविक के साथ चर्चा शुरू की। 1939 तक इस काम ने बेट्टी कंप्रेसर डिजाइन के कई बेहतर संस्करण विकसित किए थे, जिन्हें नए फ़्रेडा में शामिल किया गया था। संयोग से, मेट्रोविक का हाल ही में ब्रिटिश थॉमसन-ह्यूस्टन के साथ विलय हो गया था, जो एक अन्य टरबाइन निर्माता थे जो व्हिटल के प्रयासों का समर्थन कर रहे थे। अप्रैल 1939 में, व्हिटल ने अपने प्रायोगिक इंजन, डब्ल्यूयू का एक चौंका देने वाला प्रदर्शन दिया, जिसे उच्च शक्ति पर 20 मिनट तक चलाया गया। इसके कारण विमान के उपयोग के लिए उपयुक्त उत्पादन गुणवत्ता डिजाइन बनाने के लिए अनुबंधों की भरमार हो गई। मेट्रोविक के डिजाइन के प्रमुख, डेविड स्मिथ ने टर्बोप्रॉप अवधारणाओं के विकास को समाप्त करने और इसके बजाय शुद्ध-जेट पर ध्यान केंद्रित करने का फैसला किया। विकास अभी शुरू हुआ था जब व्हिटल ने अपने डब्ल्यू. 1 डिजाइन का निर्माण शुरू किया था, अगले वर्ष ग्लोस्टर E.28/39 में उड़ान के लिए एक स्थापित करने की योजना बनाई थी। एफ. 1 जुलाई 1940 में आर. ए. ई. ने फ्रेडा टरबाइन पर आधारित उड़ान-गुणवत्ता वाले शुद्ध-टर्बोजेट इंजन के निर्माण के लिए मेट्रोविक के साथ एक अनुबंध पर हस्ताक्षर किए। यह एफ. 1 अवधारणा के रूप में उभरा, जिसे कई रूपों में बनाया गया था, जिसमें पहला चलने वाला इंजन 1941 के अंत में टेस्टबेड पर शुरू हुआ था। डिजाइन ने 1942 में अपने विशेष श्रेणी के उड़ान-परीक्षणों को मंजूरी दी, और 29 जून 1943 को पहली बार एवरो लैंकेस्टर की खुली बम खाड़ी में उड़ान भरी। सेन्ट्रीफ्यूगल-फ्लो व्हिटल डिजाइनों की तुलना में, एफ. 1 बेहद उन्नत था, जिसमें नौ-चरण अक्षीय कंप्रेसर, कुंडलाकार दहन कक्ष और दो-चरण टरबाइन का उपयोग किया गया था। एफ. 2 टर्बोजेट का विकास तेजी से आगे बढ़ा और इंजन पहली बार नवंबर 1941 में चला। उस समय तक, व्हिटल अवधारणा के आधार पर कई इंजन विकसित किए जा रहे थे, लेकिन एफ. 2 उनमें से किसी की तुलना में काफी अधिक सक्षम लग रहा था। एक उड़ने योग्य संस्करण, F.2/1 ने 1942 में अपनी परीक्षण रेटिंग प्राप्त की। एक एवरो लैंकेस्टर टेस्ट-बेड (पहला प्रोटोटाइप लैंकेस्टर, एस/एन बीटी308) में फिट किया गया था, जो पीछे के बुर्ज के स्थान पर पीछे की ओर लगाया गया था, जिसमें दोहरे पूंछ वाले विमान के सामने धड़ के शीर्ष पर एकल वायु अंतर्ग्रहण था। विमान ने पहली बार 29 जून 1943 को उड़ान भरी। एफ. 2 के उत्पादन गुणवत्ता संस्करणों का परीक्षण F.9/40M (ग्लोस्टर उल्का) एस/एन डीजी204/जी पर किया गया, जिसने 13 नवंबर 1943 को अपनी पहली उड़ान भरी। उन्हें मेसर्सचमिट मी 262 के इंजनों के समान तरीके से अंडरस्लंग नेसेल्स में स्थापित किया गया था। जैसा कि अपेक्षित था, एफ. 2 इंजन व्हिटल डिजाइन की तुलना में अधिक शक्तिशाली थे, जो पहले वितरित करते थे, लेकिन जल्द ही काफी हद तक बढ़ गए। उस समय के आसपास, व्हिटल डब्ल्यू. 2बी केवल विकसित हो रहा था। हालांकि, एफ. 2 की विश्वसनीयता के बारे में संदेह थे, मुख्य रूप से टरबाइन असर और दहन कक्ष पर बनने वाले हॉट स्पॉट से जुड़ी समस्याओं के कारण, जो टरबाइन इनलेट नलिकाओं के वार्पिंग और फ्रैक्चर का कारण बने। एफ. 2 के अक्षीय कंप्रेसर को बाद में रोल्स-रॉयस को पेश किया गया और रोल्स-रॉयस क्लाइड के प्रारंभिक चरण के रूप में उपयोग किया गया। इन समस्याओं को हल करने के लिए, अगस्त 1942 में एक मामूली पुनर्विन्यास ने F.2/2 वितरित किया, जिसने टरबाइन सामग्री को रेक्स 75 से निमोनिक 75 में बदल दिया, और दहन कक्ष को लंबा कर दिया। थ्रस्ट को स्थिर कर दिया गया था, लेकिन अधिक गर्म होने की समस्या बनी रही। F.2/3 अत्यधिक गर्मी की समस्याओं को हल करने के एक और प्रयास के परिणामस्वरूप 1943 के दौरान अधिक संशोधित F.2/3 हुआ। इस संस्करण ने मूल कुंडलाकार दहन कक्ष को व्हिटल डिजाइनों की तरह कैन-टाइप बर्नरों से बदल दिया। ऐसा प्रतीत होता है कि इसने समस्याओं को हल कर दिया है, जिससे प्रक्रिया में जोर बढ़ा है। हालाँकि, इस समय तक इंजन के एक अधिक शक्तिशाली संस्करण पर जाने का निर्णय लिया गया था। एफ. 2 का बेरिल विकास एकल चरण टरबाइन द्वारा संचालित अतिरिक्त वायु प्रवाह के लिए दस-चरण वाले कंप्रेसर का उपयोग करते हुए एक संस्करण पर जारी रहा। नया F.2/4-बेरिल-शुरू में विकसित किया गया था और सॉन्डर्स-रो SR.A/1 फ्लाइंग बोट फाइटर में स्थापित होने से पहले एवरो लैंकेस्टर Mk.II s/n LL735 में परीक्षण किया गया था। थ्रस्ट पहले से ही तीसरे प्रोटोटाइप के लिए सुधार कर चुका था, और अंततः बस गया। इसकी तुलना में, समकालीन डर्वेंट केवल अपने अंतिम रूप में विकसित हुआ; जिससे बेरिल उस युग के सबसे शक्तिशाली इंजनों में से एक बन गया। SR.A/1 का विकास 1947 में समाप्त हो गया, जिसके साथ बेरिल का विकास भी समाप्त हो गया। फिर भी, बाद में SR.A/1 प्रोटोटाइप से एक बेरिल को हटा दिया गया और डोनाल्ड कैंपबेल द्वारा अपने प्रसिद्ध 1955 के ब्लूबर्ड के7 हाइड्रोप्लेन में शुरुआती दौड़ के लिए उपयोग किया गया, जिसमें उन्होंने 1955 और 1964 के बीच सात जल गति रिकॉर्ड बनाए। एफ. 3 1942 में एम. वी. ने जोर बढ़ाने पर काम शुरू किया। परिणामस्वरूप मेट्रोपॉलिटन-विकर्स एफ. 3 पहला ब्रिटिश टर्बोफैन इंजन था जिसे डिजाइन, निर्मित और परीक्षण किया गया था। यह कहा जा सकता है कि एफ. 3 बनाया जाने वाला पहला तीन-शाफ्ट जेट इंजन भी था, हालांकि विन्यास बहुत बाद में रोल्स-रॉयस आरबी211 टर्बोफैन श्रृंखला से पूरी तरह से अलग था, क्योंकि पंखा इंजन के पीछे स्थित था, जनरल इलेक्ट्रिक सीजे 805-23 के विपरीत नहीं। एक स्टॉक F.2/2 का उपयोग करते हुए, एम. वी. ने इंजन के पीछे (सीधे एच. पी. टरबाइन के पीछे) एक अलग मॉड्यूल जोड़ा जिसमें दो विपरीत-घूर्णन पंखों से जुड़े विपरीत-घूर्णन एल. पी. टरबाइन शामिल थे। पहले चरण के नोजल गाइड वैन के अलावा, एल. पी. टरबाइन पूरी तरह से स्टेटरलेस था, जिसमें लगातार चार रोटर चरण थे। रोटर एक और तीन ने सामने के पंखे को घड़ी की दिशा में चलाया (सामने से देखा गया), जबकि पीछे के पंखे को रोटर दो और चार द्वारा घड़ी की विपरीत दिशा में चलाया गया था। हालाँकि सामने के पंखे में इनलेट गाइड वैन थे, लेकिन विपरीत-घूमने वाले पंखे के रोटरों या, नीचे की ओर, किसी भी निकास गाइड वैन के बीच कोई वैन नहीं थे। कोर और बाईपास धाराएँ अलग-अलग समाक्षीय प्रणोदक नलिकाओं के माध्यम से समाप्त हो जाती हैं। यह परियोजना आम तौर पर सफल रही, जिससे लगभग (1947 में) स्थिर जोर बढ़ा। इसके अलावा, विशिष्ट ईंधन की खपत में गिरावट आई, जो परियोजना का वास्तविक उद्देश्य था। हालाँकि, सभी अतिरिक्त टर्बो मशीनरी और डक्टिंग के लिए वजन में वृद्धि महत्वपूर्ण थी। एक बोनस शोर के स्तर में एक उल्लेखनीय कमी थी जो गैस जनरेटर से तेज, गर्म निकास के साथ मिलने वाले पंखे से धीमी, ठंडी हवा के परिणामस्वरूप थी। हालांकि एफ. 3 ने अच्छी तरह से प्रगति की, लेकिन युद्ध के दबावों ने विकास को कम कर दिया। जब युद्ध समाप्त हुआ तो F.2/2 अब वर्तमान नहीं था, इसलिए कुछ विचारों को मेट्रोपॉलिटन-विकर्स F. 5 प्रोपफैन का उत्पादन करने के लिए अधिक अद्यतित F.2/4 पर लागू किया गया था। एफ. 5 जहां एफ. 3 ने छोड़ा था, उसके बाद एफ. 5 F.2/4 का एक संस्करण था जिसमें जेट पाइप के अंत में एक खुला रोटर (अनडक्टेड) थ्रस्ट बूस्टर जोड़ा गया था, जो एच. पी. टरबाइन से कुछ दूर था। 5 फीट 6 व्यास के स्थिर पिच प्रोपेलर, जो विपरीत घूमते थे, को एफ. 3 के समान चार-चरण वाले स्टेटरलेस एल. पी. टरबाइन इकाई द्वारा संचालित किया गया था। विशिष्ट ईंधन की खपत में इसी तरह की कमी के साथ स्थिर जोर F.2/2 के 3,500lbf से बढ़कर अधिक हो गया। मूल टर्बोजेट के सापेक्ष, इस प्रोप फैन विन्यास के लिए वजन में वृद्धि लगभग 26 प्रतिशत थी, जबकि एफ. 3 टर्बोफैन के लिए यह 53 प्रतिशत थी। विकास रद्द कर दिया गया था जब उन्होंने 1946 में आर्मस्ट्रांग सिडली को अपना गैस टरबाइन व्यवसाय बेच दिया था। एफ. 2 का एफ. 9 नीलम विकास 1944 में समाप्त हो गया। बुनियादी अवधारणा का विकास जारी रहा, हालांकि, अंततः काफी बड़े एफ. 9 नीलम की ओर ले गया। हालांकि, 1947 में, मेट्रोविक ने जेट इंजन का उत्पादन छोड़ दिया और उनकी डिजाइन टीम आर्मस्ट्रांग सिडले में चली गई। नीलम एक सफल डिजाइन में परिपक्व हो गई, शुरू में अपने समकालीन रोल्स-रॉयस, एवन की शक्ति का सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन किया। मेट्रोविक लाइन की डिज़ाइन विशेषताओं को आर्मस्ट्रॉन्ग सिडले की अक्षीय कंप्रेसर टर्बोप्रॉप्स की अपनी लाइन में काम किया गया था, हालांकि आर्मस्ट्रॉन्ग सिडले ने जानवरों के नामों, विशेष रूप से सांपों के साथ जारी रखने के पक्ष में अपने इंजनों के लिए रत्नों के नामों के मेट्रोविक के उपयोग को छोड़ दिया। प्रोटोटाइप इंजन का एक उदाहरण लंदन में साइंस म्यूजियम फ्लाइट गैलरी में पाया जा सकता है। रोल्स-रॉयस हेरिटेज ट्रस्ट (डर्बी) में ए मेट्रोविक बेरिल प्रदर्शित इंजन प्रदर्शित किए गए हैं। विनिर्देश (F.2/2) भी देखें संदर्भ बाहरी लिंक "मेट्रो-विक गैस टर्बाइन" 1946 का उड़ान लेख "मेट्रोविक F. 5" F. 5 प्रोपफैन 1940 के टर्बोजेट इंजन F. 2 अक्षीय-कंप्रेसर गैस टर्बाइन इंजन पर 1947 का उड़ान लेख