رولز رويس كونواي

اقترح آلان أرنولد غريفيث عددًا من تصاميم محركات التوربوفان أو المحركات ذات الالتفاف الجانبي في وقت مبكر من ثلاثينيات القرن العشرين، بينما كان هو وهاين كونستانت يحاولان تشغيل محركاتهما النفاثة ذات التدفق المحوري في المؤسسة الملكية للطائرات . ومع ذلك، أُعطيت الأولوية لتصاميم التوربوفان الأبسط خلال الحرب العالمية الثانية لاستخدامها في التطبيقات العسكرية. تغيرت الأولويات بشكل جذري في نهاية الحرب، وفي عام 1946 وافقت شركة رولز رويس على أن المحركات الموجودة، مثل محرك رولز رويس أفون، كانت متطورة بما يكفي لتمكين البدء في العمل على مفاهيم أكثر تقدمًا مثل المحركات ذات الالتفاف الجانبي.

اقترح غريفيث، الذي أصبح حينها كبير المهندسين في شركة رولز رويس ، بناء تصميم تجريبي بحت للتحويل الجانبي باستخدام أجزاء من محرك أفون ومحرك نفاث تجريبي آخر، هو AJ.25 تويد . في أبريل 1947، تم اقتراح تصميم بقوة 5000 رطل (22000 نيوتن) ، ولكن خلال الأشهر القليلة التالية، تم تعديله ليصبح تصميمًا أكبر بقوة 9250 رطل (41100 نيوتن) استجابةً للحاجة إلى محرك جديد لتشغيل النسخة Mk.2 منخفضة الارتفاع من قاذفة القنابل فيكرز فاليانت . أُعطيت الموافقة على بدء بناء هذا التصميم الأكبر في أكتوبر، تحت اسم RB.80 .  

أثناء عملية التطوير، تقرر تحسين التصميم الأساسي بإضافة ميزة أخرى، وهي تصميم ضاغط "ثنائي البكرات". كانت المحركات السابقة تتألف عمومًا من سلسلة من مراحل الضاغط المتصلة عبر عمود بمرحلة أو أكثر من مراحل التوربين، مع وجود الشعلات بينها مرتبة حول العمود. على الرغم من بساطة هذا التصميم ميكانيكيًا، إلا أنه يعاني من عيب يتمثل في انخفاض كفاءة الضاغط. تعمل مراحل الضاغط بأقصى كفاءة لها عند الدوران بسرعة محددة لأي ضغط هواء مُدخل مُعطى - في الضاغط المثالي، تعمل كل مرحلة بسرعة منفصلة. يُعد تصميم البكرات المتعددة، الذي استُخدم لأول مرة في محرك بريستول أوليمبوس النفاث التوربيني، ^{[ 1 ]} حلاً وسطًا، حيث يُفصل الضاغط إلى "بكرات" مصممة للعمل بالقرب من السرعة الأكثر كفاءة، وتُدار بواسطة توربينات منفصلة عبر أعمدة متحدة المركز. تُعد تصاميم البكرتين والثلاث بكرات شائعة؛ أما ما يزيد عن ذلك فيُصبح التعقيد الميكانيكي كبيرًا للغاية.

احتوت النسخة الجديدة على ضاغط منخفض الضغط رباعي المراحل يُدار بواسطة توربين ثنائي المراحل، وضاغط عالي الضغط ثماني المراحل يُدار بواسطة توربين ثنائي المراحل آخر. عُرفت هذه النسخة، التي أطلقت عليها وزارة التموين اسم RCo.2 ، بتصميمها الذي اكتمل في يناير 1950، وشغّلت أول نموذج منها لأول مرة في يوليو 1952 بقوة دفع بلغت 10,000 رطل (44,000 نيوتن) . في ذلك الوقت، كان مشروع فاليانت باثفايندر منخفض الارتفاع قد توقف، ولذا كان من المقدر أن يكون النموذج الأول هو الأخير. ومع ذلك، فقد أثبت النموذج الأول سلامة المفهوم الأساسي، وعمل بكفاءة تامة طوال فترة تشغيله التي بلغت 133 ساعة. ^{[ 2 ]} 

سرعان ما استُثمر العمل على طائرة RCo.2 استغلالًا أمثل. ففي أكتوبر 1952، منحت القوات الجوية الملكية عقدًا لطائرة فيكرز V-1000 ، وهي طائرة نقل استراتيجية كبيرة تعمل بمحركات نفاثة، وكان الهدف منها دعم قوة قاذفات القنابل V في الميدان عبر الإمداد الجوي فقط. كما خططت شركة فيكرز لتطوير نسخة ركاب من نفس التصميم الأساسي لطائرة VC-7. بدا تصميم V-1000 كنسخة مكبرة من طائرة دي هافيلاند كوميت (كان من المخطط أيضًا استخدام محرك رولز رويس كونواي في طراز لاحق لهذه الطائرة، لكن هذا الطراز لم يُكتب له النجاح في نهاية المطاف)، إلا أنه استوحى تصميم الجناح من طائرة فاليانت، وأضاف إليه انحناءً مركبًا (وهو تصميم كان رائجًا آنذاك في التصميم البريطاني). كما تميزت بمحركات كوميت المدمجة في الجناح، مما استلزم محركًا ذو مقطع عرضي صغير، الأمر الذي حدّ من مقدار الالتفاف الذي يمكن للمحرك استخدامه. ومع ذلك، تطلب الأمر طاقة أعلى لدعم وزن إجمالي يبلغ 230,000 رطل (100,000 كجم) ، لذلك استجابت رولز بالمحرك الأكبر RCo.5 . 

كان المحرك الجديد مشابهًا لمحرك RCo.2 في معظم النواحي، مع اختلافات طفيفة. فقد أصبح ضاغط الضغط المنخفض بست مراحل، بينما أصبح ضاغط الضغط العالي بتسع مراحل، يُدار كل منهما بتوربين من مرحلتين ومرحلة واحدة على التوالي. تم تشغيل أول محرك RCo.5 في يوليو 1953، وحصل على تصنيف رسمي في أغسطس 1955 بقوة 13000 رطل (58000 نيوتن) . كان بناء النموذج الأولي V-1000 قد قطع شوطًا كبيرًا في مصانع فيكرز أرمسترونغ في ويسلي صيف عام 1955، عندما أُلغي المشروع بالكامل. وبعد إعادة النظر في فكرة تمركز قاذفات V خارج المملكة المتحدة، أصبحت الحاجة إلى V-1000 موضع شك، ما سهّل قرار التخلي عن المشروع. 

أُنقذ محرك كونواي مرة أخرى عندما تم اختياره لتشغيل طائرة هاندلي بيج فيكتور B.2، ليحل محل محرك أرمسترونغ سيدلي سافاير المستخدم في الطرازات السابقة. ولهذا الغرض، صممت رولز رويس طرازًا أكبر، هو RCo.8 بقوة 14,500 رطل (64,000 نيوتن) ، والذي تم تشغيله لأول مرة في يناير 1956. ومع ذلك، تم التخلي عن RCo.8 بعد تلقي طلب من خطوط ترانس كندا الجوية (TCA) لاستكشاف إمكانية تشغيل طائرة بوينغ 707 أو دوغلاس DC-8 بمحرك كونواي ، بعد أن أبدت الشركتان اهتمامًا بالفكرة. استجابت رولز رويس بتصميم طراز أكبر من محرك كونواي، وهو RCo.10 بقوة 16,500 رطل (73,000 نيوتن) ، وعرضت محرك RCo.11 المماثل ذي التصنيف العسكري لطائرة فيكتور. اختلف المحرك الجديد عن محرك RCo.8 بوجود "مرحلة صفرية" جديدة في مقدمة ضاغط الضغط المنخفض، مما زاد من تدفق الهواء البارد حول المحرك. حلّق محرك RCo.10 لأول مرة على متن النموذج الأولي المعدّل من طائرة أفرو فولكان VX770 في 9 أغسطس 1957، لكن الطائرة تحطمت في العام التالي . أما محرك RCo.11، فقد حلّق على متن طائرة فيكتور في 20 فبراير 1959.  

حسبت بوينغ أن محرك كونواي، مع نسبة تجاوز لا تتجاوز 30%، سيزيد مدى طائرة 707-420 المقترحة بنسبة 8% مقارنةً بطائرة 707-320 المطابقة لها تمامًا والمزودة بمحركات برات آند ويتني JT4A (J75) النفاثة. لكن هذا التقدير كان متفائلًا، إذ لم يتجاوز التحسن الفعلي في المدى 2%. ^{[ 3 ]} في مايو 1956، طلبت شركة TCA طائرات DC-8-40 مزودة بمحركات كونواي، وتلتها طلبات إضافية من أليتاليا وخطوط الطيران الكندية الباسيفيكية ، بينما طلبت كل من الخطوط الجوية البريطانية لما وراء البحار (BOAC ) ولوفتهانزا وفاريج وإل عال والخطوط الجوية الهندية طائرات 707-420 المزودة بمحركات كونواي . ^{[ 4 ]} كان تطوير محرك RCo.10 سلسًا للغاية، فبعد تسليم عدد قليل منه للاختبار، تحولت عمليات التسليم إلى محرك RCo.12 بقوة 17,500 رطل (78,000 نيوتن) ، والذي صُمم وبُني واختُبر قبل انتهاء اختبارات هياكل الطائرات. تميزت طائرة بوينغ 707-420 بفوهة عادم مميزة ذات شكل مقوس (كما هو موضح في الصورة أعلاه) تتضمن خاصية كبح الضوضاء وعكس الدفع الميكانيكي والديناميكي الهوائي بنسبة تصل إلى 50%، والتي طورتها وزودتها شركة رولز رويس. ^{[ 5 ]} طورت شركة دوغلاس فوهة عاكسة-كابحة للدفع في طائرة DC-8 لتعمل بالتزامن مع قاذف متغير، مما وفر كبحًا إضافيًا ضروريًا للضوضاء. ^{[ 6 ]} 

على الرغم من نجاح محرك كونواي في هذا الدور، إلا أنه لم يُجهز به سوى 37 طائرة من طراز 707 و32 طائرة من طراز DC-8، ويعود ذلك بشكل كبير إلى تسليم محرك برات آند ويتني JT3D : الذي كان أول محرك جانبي أمريكي الصنع، وتميز بنسبة تجاوز أعلى بكثير من محرك كونواي. ومع ذلك، حقق محرك كونواي نجاحًا على تلك الطائرات، وكان أول محرك طائرات تجاري يُمنح فترة تشغيل تصل إلى 10,000 ساعة بين عمليات الصيانة الرئيسية. ^{[ 7 ]} وبفضل محرك كونواي، كانت عمليات إقلاع طائرات بوينغ 707-420 هي الأعلى صوتًا بين الطائرات النفاثة في المطارات وفوق المناطق السكنية حتى دخول طائرة الكونكورد الخدمة. ^{[ 8 ]} ومع ذلك، كان محرك كونواي ثوريًا، كونه أول محرك توربيني مروحي، وأول محرك تجاري مزود بشفرات توربينية مبردة بالهواء داخليًا، وهو ما يفسر جزئيًا كفاءته العالية ودرجة حرارة عادم مرتفعة للغاية تبلغ 675 درجة مئوية (1247 درجة فهرنهايت) . ^{[ 9 ]}  

Final development of the Conway first involved the RCo.42, designed specifically for the Vickers VC10. As the need for wing-embedded engines was long abandoned by this point, Rolls-Royce dramatically increased the zero-stage diameter to increase the bypass from about 30% to 60%. Other major revisions were incorporated, primarily in the low-pressure compressor. First run was in March 1961. Takeoff rating was 20,370 pounds-force (90,600 N). For the Super VC10, the last model was the RCo.43, rated at 21,800 pounds-force (97,000 N).^[10]

في نوفمبر 1966، كان مدخل محرك كونواي، بالإضافة إلى مداخل محركات أفون وسبي التجارية، موضوع دعوى انتهاك براءة اختراع رفعتها شركة راتو، وهي شركة فرنسية مصنعة لتوربينات البخار وشواحن السيارات . وقد رفعت شركة راتو، ومقرها لا كورنوف ، دعوى قضائية ضد شركة رولز رويس بتهمة انتهاك اثنتين من براءات اختراعها المنتهية الصلاحية لعام 1939. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} وتنص براءة الاختراع على أن المدخل، من خلال شكله الداخلي المُشتِّت، يُحدد سرعة الهواء الداخل إلى ضاغط المحرك. وبما أن محرك كونواي في طائرة بوينغ 707، ومحركات رولز رويس الأخرى، كانت مزودة بمداخل مُشتِّتة، فقد توقعت راتو الحصول على تعويض عن كل محرك يتم تصنيعه، بالإضافة إلى وقف جميع عمليات الإنتاج المستقبلية. وعلى الرغم من أن دعوى راتو كانت موجهة ضد رولز رويس فقط، إلا أن فهمها لغرض المدخل ينطبق على أي محرك نفاث. أقنع شهود شركة رولز رويس، بمن فيهم فرانك ويتل، القاضي بأن المدخل لم ينتج التأثير المزعوم ^{[ 17 ] [ 18 ]} وأن الادعاء كان "تخمينيًا" لأنه بحلول عام 1939، لم يتم بناء أي محرك نفاث للطائرات ذو تدفق محوري ^{[ 19 ]} وأن براءات الاختراع السابقة لفرانك ويتل وآخرين قد تناولت بالفعل تصميم المداخل.