「灰背隼」發動機傳奇
羅爾斯·羅伊斯「灰背隼」（Merlin）無疑是有史以來最偉大的航空發動機之一，並且是有史以來最著名的英國航空發動機。這種發動機的產量比第二次世界大戰的任何其他航空發動機都要多，從戰爭第一天一直到最後一天都在為一線戰鬥機提供動力。從許多方面來看，「灰背隼」的成功既證明了羅羅的鍥而不捨，也證明了發動機本身的卓越設計。
「灰背隼」46發動機
與同時代的許多航空發動機相比，「灰背隼」在技術上偏保守，在整個生產周期中至少進行了三次重大改進才得以彌補缺陷跟上時代。好在該發動機誕生在燃料和增壓技術不斷發展的時期，只要基本設計合理，再加上適當的開發，功率就能獲得巨大提高。羅羅公司的工程師們就是這方面的大師，始終能在「灰背隼」功率急劇增加的情況下確保其可靠性。「灰背隼」在整個發展過程中功率翻了一番，在二戰最高峰，「英國和歐洲的天空中回蕩著超過一百萬匹灰背隼馬力的咆哮。」
著名「噴火」戰鬥機的「灰背隼」發動機
戰後挫折
自第一次世界大戰以來，亨利·羅伊斯（Henry Royce）爵士就一直偏愛液冷V12發動機，但該公司戰後設計的主要是大型飛機發動機。由於羅伊斯的工作狂習慣和不良飲食習慣，他在1912年的健康狀況不佳，接受了一次大手術，醫生讓他休養幾個月。為了避開德比市污濁的工業大氣，他輾轉法國南部和英國南部海岸西維特林之間的別墅繼續工作。他在兩地遙控德比工廠的工作，並且有一個小型設計團隊也隨他一起設計新型戰鬥機發動機。羅伊斯事無巨細都要親自過目和批准，導致信件和電報在工廠和休養地之間滿天飛，當然還有往兩頭疲於奔命的繪圖員。
亨利·羅伊斯
無論這種工作方式有多麼困難，羅羅公司的德比設計團隊一戰後的規模在持續擴大。1921年納皮爾（Napier）公司首席發動機設計師，剛拿出納皮爾「獅」（Lion）W12發動機的亞瑟·羅勒奇（Arthur J. Rowledge）加入羅羅公司，他的第一項工作是重新設計「禿鷹」（Condor）發動機。
納皮爾「獅II」發動機
他領銜設計的「禿鷹III」（Condor III）具有了成為未來20年里羅羅航空發動機標準配置的一些特點：每個氣缸有兩個進氣門和兩個排氣門、叉板式活塞連桿、正齒輪減速器。但不幸的是羅羅公司在發動機生產上與特倫查德勛爵（Lord Trenchard）出現了分歧。為了確保將來爆發戰爭時的航發生產能力，英國空軍部決定未來英國空軍飛機的發動機都應能授權汽車工業安許可證生產，但羅羅公司以不能保證發動機質量為由拒絕授權設計，當相關報告被送到皇家空軍元帥特倫查德勛爵手中時，他憤怒地在空白處寫上「不會再有禿鷹！」。
「禿鷹III」發動機
英國空軍之父特倫查德勛爵
重返賽場
帶著羅羅公司重回空軍部視野的居然是一台競爭對手的發動機，並且來自海外，它就是革命性的寇蒂斯（Curtiss）D-12。這台V12水冷式發動機的每排六個汽缸缸體是一個整體鑄鋁鑄件，而之前的發動機需要將單個鋼製缸體擰入曲軸箱，然後在汽缸周圍再安裝單獨的水冷套。寇蒂斯的這種整體式結構既輕巧又堅固，可支持更大功率的爆發。
寇蒂斯D-12發動機
寇蒂斯CR-3競速機
受1923年贏得施耐德杯（Schneider Trophy）的寇蒂斯CR-3競速機的啟發，兩年後理查德·費爾雷（Rchard Fairey）爵士圍繞D-12發動機自籌資金研製了「狐」式 （Fox）轟炸機，據傳原型機安裝的發動機還是他親自從美國進口的，使用跨大西洋客輪運回英國。「狐」式是一架外形流線的雙翼機，比皇家空軍當時任何戰鬥機都要快，特倫查德採購一個中隊。儘管費爾雷進口了生產所需的前50台發動機，但他仍要求自己的公司在英國按許可證製造D-12。
費爾雷「狐」式轟炸機
但英國空軍部拒絕了這個建議，因為他們無法接受美國發動機更優秀這個事實，不同意費爾雷公司自行生產D-12，而是開始尋找能研製出匹敵發動機的現有英國發動機公司。憑藉在水冷V12發動機研製上的豐富經驗，羅羅公司無疑是一個現成選擇，並且公司實驗部門負責人恩斯特·海夫斯（Ernest Hives）也渴望擴大公司業務，於是接受了挑戰。
其實此時羅羅公司已經在開始設計與D-12類似的FX發動機，最終誕生的「茶隼」（Kestrel）不光具有一體式氣缸體，還有一體鑄造成型的氣缸蓋，並且應用了來自「禿鷹III」的許多改進。「茶隼」原型發動機使用「乾式」氣缸套直接擰入鑄件（鑄鋁發動機缸體需要安裝鋼製襯套才能抵抗活塞磨損），但冷卻問題迫使設計師將乾式襯套換成濕式襯套，使冷卻液能直接從氣缸套外部流過，從而提供了更好的冷卻效果，但是襯套承受的應力也相應增大，結果使「茶隼」容易出現冷卻液泄漏進氣缸的問題。
「茶隼」XVI發動機
儘管存在這個缺陷，「茶隼」還是獲得了巨大成功，從1927年到1940年共生產了4750台，功率從「茶隼I」的450馬力提高到「茶隼V」的695馬力，後來通過採用更高辛烷值的燃料將功率進一步推高到超過700馬力。「茶隼」徹底挽救了羅羅公司的航發業務，要知道在「禿鷹」許可證糾紛爆發後，該公司的市場份額從1925年的25％已經直線下滑到1929年的11％。
「茶隼」也是羅羅公司第一台通過應用海平面增壓器來增加功率的發動機，這要多虧世界一流的增壓器專家詹姆斯·艾羅拉（James Ellor）。一戰前他在皇家航空研究院（Royal Aircraft Establishment）的發動機部門工作，然後被美國一家發動機公司獵頭，因為公務員身份顯然無法為艾羅拉提供更優厚的待遇。所以為了保證艾羅拉掌握的專業知識不外流，空軍部建議羅羅公司僱用他。艾羅拉於1927年加入羅羅，先後負責了「茶隼」、R型（競速機發動機）、「灰背隼」發動機的增壓器研製。
詹姆斯·艾羅拉完善了機械增壓器的基本設計
施耐德杯
羅羅公司在航發上的第二次飛越來自超馬林（Supermarine）S6水上競速機。1927年雷金納德·米切爾（Reginald Mitchell）駕駛S5單翼水上飛機贏得了施耐德杯，這全虧了該機890馬力的納皮爾「獅」式發動機。由於為施耐德杯研發費用不斷上漲，參賽國家同意把比賽改為兩年一次，所以接下來競爭對手們必須為1929年9月的比賽做好準備。空軍部負責航發研製的喬治·布爾曼少校（Maj George Bulman）開始為新競速機的發動機頭痛，要麼繼續使用「獅」，但必須引入增壓技術，要麼採用全新設計。
超馬林S5
米切爾已經與羅羅公司進行了討論，了解S5如何進行改裝才能安裝更重更強大的發動機。儘管布爾曼意識到採用新發動機將是一場賭博，但他對羅羅設計團隊充滿信心，羅羅當時已經開始對其「禿鷲」（Buzzard）/H型發動機展開型號測試，該發動機實際上是一台放大的「茶隼」，排量增加了70％。
「禿鷲」XIV發動機
為了滿足空軍部對競速機發動機的需求，羅羅工程師設計師認為最好的做法是在H型基礎上研製R型，這是一種氣缸直徑152.40毫米衝程167.64毫米的增壓發動機，增壓 6psi（磅/平方英寸，1psi=6.895kPa， 6psi代表經過增壓後進氣壓力增加了6psi）。
R型發動機成就了「灰背隼」的設計基礎
從1928年10月開始，羅羅工程師日夜工作，在三個月內完成了這種發動機的測試。在乙基出口公司（Ethyl Export）燃料專家羅德·班克斯（Rod Banks）的幫助下，R型發動機獲得了添加苯甲酸酯和四乙基鉛（TEL）的高辛烷值燃料，在提高增壓器增壓和發動機功率的同時不會引發爆震。1929年9月，在R型發動機大約1900馬力的輸出功率下，超馬林S6以528.89公里/小時的速度贏得了施耐德杯。
超馬林S6B
為了備戰1931年的施耐德杯，羅羅研發工程師試圖繼續提高R型的功率，通過提高轉速和增壓器升壓來實現。羅德·班克斯在先前燃料混合物中又添加了10％的甲醇，配製出新的「糊狀啤酒」，使發動機能在3200每分鐘轉速和2350馬力功率下持續運行。有得必有失，大幅增加的熱量需要更強勁的冷卻系統，為此羅羅公司在該發動機上採用了首創的中空充鈉氣門等新技術。同時功率增加到這種程度後，幾乎需要對發動機的每個部分進行加強。1931年春季，晝夜持續測試導致的「德比嗡嗡聲」（Derby hum）引發德比市民強烈抗議，使市長不得不以愛國主義大旗來曉之以理。
測試中的R型發動機
1931年9月，升級後的超馬林S6B以547.31公里的時速再次為英國贏得施耐德杯。當月下旬，該機開始嘗試創造世界絕對速度紀錄，這次班克斯提供添加60％甲醇的新燃料，每加侖還加入了4.2毫升四乙基鉛。雖然這種燃料能溶解油漆和油箱密封劑並干擾火花塞，比施耐德杯期間使用的燃料更具腐蝕性，卻能在短時間裡壓榨出發動機的所有潛力，使S6B增加了約250馬力的額外動力，從而刷新了655.80公里/小時的速度紀錄。經過R型的錘鍊，羅羅公司掌握了研製尖端V12水冷戰鬥機發動機的所需的全部技術，為「灰背隼」的誕生打下良好基礎。
正在安裝R型發動機的S6B
作者：阿姆斯壯
