Алан Арнольд Гриффит

Алан Арнольд Гриффит CBE FRS (13 июня 1893 - 13 октября 1963 г.), сын викторианского писателя-фантаста Джорджа Гриффита, был английским инженером. Среди многих других работ он наиболее известен своей работой по напряжениям и разрушению металлов, которые сейчас известны как усталость металла, а также одним из первых, кто разработал сильные теоретические Основа для реактивного двигателя. Усовершенствованная конструкция аксиально-потокового турбореактивного двигателя Гриффита стала неотъемлемой частью создания первого в Великобритании действующего аксиально-потоковоготурбореактивного двигателя, Metropolitan-Vickers F.2, который впервые был успешно запущен в 1941 году. Однако Гриффит не принимал непосредственного участия в фактическом производстве двигателя, после того как в 1939 году он перешел из руководства двигательным отделом в Royal Aircraft Establishment начать работу в Rolls Royce.

• 1 Ранняя работа
• 2 Усталость металла
• 3 Турбинные двигатели
• 4 Наследие
• 5 Источники
• 6 Внешние ссылки

А. А. Гриффит сначала получил степень в области машиностроения, затем получил степень магистра и доктора Ливерпульского университета. В 1915 году он был принят на Королевский авиационный завод в качестве стажера, а в следующем году поступил на физико-инструментальный факультет, который вскоре был переименован в Королевский авиастроительный завод (или RAE).

Некоторые из ранних работ Гриффита широко используются и сегодня. В 1917 г. он и Г. И. Тейлор предложил использовать мыльные пленки как способ изучения проблем стресса. Используя этот метод, мыльный пузырь вытягивают между несколькими нитями, представляющими края исследуемого объекта, а окраска пленки показывает характер напряжения. Этот и аналогичные методы использовались еще в 1990-х годах, когда стали доступны компьютеры, позволяющие проводить тот же эксперимент численно.

Гриффит более известен теоретическим исследованием природы напряжения и разрушения из-за распространения трещин в хрупких материалах, таких как стекло. Его критерий распространения трещин также применим к упругим материалам. В то время обычно считалось, что прочность материала составляет E / 10, где E был модулем Юнга для этого материала. Однако было хорошо известно, что эти материалы часто выходили из строя всего лишь на тысячную часть этого прогнозируемого значения. Гриффит обнаружил, что в каждом материале есть множество микроскопических трещин, и предположил, что эти трещины снижают общую прочность материала. Это произошло потому, что любая пустота в твердом теле или царапина на поверхности концентрируют напряжение, факт, уже хорошо известный машинистам в то время. Эта концентрация позволила бы напряжению достичь E / 10 на вершине трещины задолго до того, как это могло бы показаться для материала в целом.

На основе этой работы Гриффит сформулировал свою собственную теорию хрупкого разрушения, используя концепции упругой энергии деформации. Его теория описывала поведение распространения трещин эллиптической природы с учетом задействованной энергии. Гриффит описал распространение трещины с точки зрения внутренней энергии системы в связи с увеличением длины трещины, описанной уравнением

$d\; (U\; e\; +\; U\; s\; +\; W)\; dc\; =\; 0\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; frac\; \{d\; (U\_\; \{e\}\; +\; U\_\; \{s\}\; +\; W)\}\; \{dc\}\}\; =\; 0\}$

где U e представляет упругую энергию материала, U s представляет площадь поверхности трещины, W представляет собой работу, приложенную к образцу, а dc представляет увеличение длины трещины.

Это соотношение использовалось для установления критерия Гриффитса, который гласит, что когда Трещина способна распространяться достаточно, чтобы разрушить материал, так что выигрыш в поверхностной энергии равен потере энергии деформации и считается первичным уравнением для описания хрупкого разрушения. Поскольку высвобождаемая энергия деформации прямо пропорциональна квадрату длины трещины, только тогда, когда трещина относительно короткая, ее энергия, необходимая для распространения, превышает доступную для нее энергию деформации. При превышении критической длины трещины Гриффит трещина становится опасной.

Работа, опубликованная в 1920 году («Явление разрыва и течения в твердых телах»), привела к новому осознанию во многих отраслях промышленности. «Отверждение» материалов из-за таких процессов, как холодная прокатка, больше не было загадкой. Конструкторы самолетов смогли лучше понять, почему их конструкции потерпели неудачу, хотя они были построены намного прочнее, чем считалось необходимым в то время, и вскоре обратились к полировке своих металлов для удаления трещин. Позднее эта работа была обобщена Г. Р. Ирвин и Р. С. Ривлин и А. Г. Томас в 1950-х годах применил его практически ко всем материалам, не только к хрупким.

В 1926 году он опубликовал основополагающую статью «Аэродинамическая теория конструкции турбины». Он продемонстрировал, что плохие характеристики существующих турбин были вызваны дефектом в их конструкции, который означал, что лопасти «зависали в полете», и предложил современную форму аэродинамического профиля для лопаток, которая значительно улучшила бы их характеристики. Далее в статье описывается двигатель, использующий осевой компрессор и двухступенчатую турбину, первая ступень приводит в движение компрессор, а вторая - вал отбора мощности, который будет использоваться для привода гребного винта. Эта ранняя конструкция была предшественницей турбовинтового двигателя . В результате работы Комитет по авиационным исследованиям поддержал небольшой эксперимент с одноступенчатым осевым компрессором и одноступенчатой ​​осевой турбиной. Работа была завершена в 1928 году, когда была получена рабочая испытанная конструкция, и из этого была построена серия проектов для проверки различных концепций.

Примерно в это же время Фрэнк Уиттл написал диссертацию о газотурбинных двигателях с использованием центробежного компрессора и одноступенчатой ​​турбины, при этом оставшаяся мощность в выхлопе используется для толкайте самолет. В 1930 году Уиттл отправил свой доклад в министерство авиации, которое передало его Гриффиту для комментариев. Указав на ошибку в расчетах Уиттла, он заявил, что большой фронтальный размер компрессора сделает его непрактичным для использования в самолетах, а сам выхлоп обеспечит небольшую тягу. Министерство авиации ответило Уиттлу, что его не интересует конструкция. Уиттл был удручен, но его друзья из Королевских ВВС все равно убедили его реализовать. К счастью для всех участников, Уиттл запатентовал свою конструкцию в 1930 году и в 1935 году смог запустить Power Jets для ее разработки.

Гриффит стал главным научным сотрудником новой лаборатории Министерства авиации в Южном Кенсингтоне. Именно здесь он изобрел противоточную газовую турбину, в которой использовались диски компрессора / турбины, попеременно вращающиеся в противоположных направлениях. Между каждым вращающимся диском не требовалось стационарного статора. Было трудно спроектировать лопасти для правильной величины завихрения и затруднить изоляцию проточного канала компрессора от проточного канала турбины. В 1931 году он вернулся в РАЭ, чтобы возглавить исследования двигателей, но только в 1938 году, когда он возглавил моторный отдел, работа по созданию осевого двигателя началась. Хейн Констан присоединился к двигательному отделу, который начал работу над оригинальной конструкцией Гриффита без противотока, сотрудничая с производителем паровых турбин Метрополитен-Виккерс (Метровик).

После короткого периода работа Уиттла в Power Jets начала значительно прогрессировать, и Гриффит был вынужден пересмотреть свою позицию по использованию реактивного двигателя непосредственно для движения. Быстрая модернизация в начале 1940 г. привела к созданию Metrovick F.2, который впервые был запущен позднее в том же году. F.2 был готов к летным испытаниям в 1943 году с тягой 2150 фунт-сил и в ноябре летал в качестве замены двигателей на Gloster Meteor, F.2 / 40. Меньший двигатель привел к конструкции, которая была больше похожа на Me 262, и имела улучшенные характеристики. Тем не менее двигатель посчитали слишком сложным и не запустили в производство.

Гриффит присоединился к Rolls-Royce в 1939 году, проработав там до 1960 года, когда он ушел в отставку с должности главного научного сотрудника компании. Он предложил конструкцию простого турбореактивного двигателя, в котором использовались осевой компрессор и одноступенчатая турбина, названный AJ.65 и переименованный в Avon, первый серийный осевой турбореактивный двигатель компании. Он также предложил различные схемы байпаса, некоторые из которых были слишком сложными с механической точки зрения, но в том числе одна, в которой использовались 2 последовательно соединенных компрессора, конструкция впоследствии использовалась в Conway. Гриффит провел новаторские исследования в области технологии вертикального взлета и посадки (VTOL), например управления в режиме висения с помощью воздушных реактивных двигателей. Он предлагал использовать батареи небольших, простых, легких турбореактивных двигателей для подъема самолета в горизонтальном положении, «плоский подъёмник». Контроль в зависании исследовался с помощью установки для измерения тяги Rolls-Royce, но с использованием обычных двигателей с отклоненной тягой. Батарея из 4 подъемных двигателей использовалась в Short SC.1.

Griffith отмечен в годовом A. Медаль А. Гриффита и премия, присужденная Институтом материалов, минералов и горного дела за вклад в материаловедение.

• Rolls- Ройс: доктор Алан Гриффит
• Фотография доктора А.А. Гриффит
• «Доктор Гриффит уходит в отставку» в выпуске полетов 1960 года, в котором сообщается об АА. Уход Гриффита из Rolls-Royce