Alan Arnold Griffith (CBE FRS), angleški letalski inženir, mehanik, * 13. junij 1893, London, † 13. oktober 1963

Deloval je na mnogih področjih, najbolj pa je znan po njegovem delu na mehanskih napetostih in z napetostjo induciranih napakah, kar danes poznamo kot utrujanje materiala. Bil je tudi eden izmed prvih, ki so razvili močno teoretično osnovo za reaktivni motor. Njegovi načrti za osno-pretočne turboreaktivne motorje pa so bili ključni za prve tovrstne britanske letalske motorje leta 1941, čeprav se sam s proizvodnjo motorjev po odhodu iz Royal Aircraft Establishment leta 1939 ni ukvarjal.

Zgodnje delo Bil je sin viktorijanskega pisca znanstvene fantastike Georga Griffitha. Alan Griffith je najprej diplomiral iz strojništva na Univerzi v Liverpoolu, kasneje pa tam tudi pridobil magisterij in doktorat. Leta 1915 je bil sprejet kot vajenec v Kraljevo letalsko tovarno, nato pa se je pridružil Fizikalno-inštrumentalnemu oddelku, ki je bil kmalu preimenovan v Royal Aircraft Establishment (RAE).

Nekatera Griffithova dognanja so v široki rabi še danes. Leta 1917 je tako z Geoffreyem Ingramom Taylorjem predlagal metodo za preučevanje mehanskih napetosti z uporabo milnega filma, kjer je milni mehurček raztegnjen med več niti, ki ponazarjajo robove preučevanega objekta, obarvanje na površini mehurčka pa predstavlja mehanske napetosti. Ta metoda se je uporablja vse do 90. let 20. stoletja, ko so jo nadomestili računalniški modeli.

Mehanika loma

Griffith je bolje znan po svojem teoretičnem doprinosu k mehanizmu napetosti in porušitve materiala zaradi širjenja razpok v krhkih materialih. Njegovi pogoji, potrebni za izračunavanje napetostno intezitetnega faktorja veljajo tudi za elastične materiale. Griffith je v (vsakemu) materialu odkril mikroskopske napake in predvideval, da te povzročijo upad trdnosti za več redov velikosti. Praske na površini in praznine v notranjosti namreč predstavljajo koncentracije napetosti, zaradi katerih se lahko material poruši veliko preden napetost doseže desetino Youngovega modula, za katero je bilo takrat predvideno, da ustreza trdnosti materiala.

Na podlagi te teorije je Griffith izpeljal teorijo o krhkem lomu z uporabo elastične napetostne energije. Njegova teorija napoveduje širjenje elipsaste razpoke na podlagi razpoložljive energije. Sovisnost notranje energije sistema in povečevanja dolžine razpoke je opisal z enačbo:

kjer je elastična energija materiala, je površina razpoke, vloženo delo, pa povečanje dolžine razpoke. Na podlagi te enačbe je osnoval Griffithov izrek, ki pravi, da se razpoka po materialu širi le tedaj, ko je povečanje površinske energije enako izgubi elastične energije. Je osnovni matematični model za opisovanje krhkega loma. Energija, potrebna za širitev razpoke, presega elastično energijo le ko je razpoka majhna, saj je sproščena elastična energija sorazmerna kvadratu dolžine razpoke. Tako je razpoka nevarna le ko preseže kritično Griffithovo dolžino.

O tej tematiki leta 1920 izdano delo The phenomenon of rupture and flow in solids () je v različnih industrijskih panogah vzbudilo veliko zanimanje, razložilo pa je tudi nekatere pojave, kot je recimo mehansko utrjevanje zaradi hladnega valjanja. Letalski inženirji so tako bolje razumeli nenadne konstrukcijske porušitve, čeprav so bile zgrajene bistveno trdnejše, kot je bilo takrat pričakovano; kmalu pa so za odpravo površinskih prask pričeli s poliranjem kovinskih površin.

Njegovo delo so kasneje v 50. letih 20. stoletja posplošili George Rankin Irwin, Ronald Rivlin in Alan G. Thomas, ki so koncept razširili tudi na duktilne materiale.

Turbine Leta 1926 je Griffith izdal članek An Aerodynamic Theory of Turbine Design (), v katerem opisuje zasnovo tedanjih turbin, kjer so nekatere lopatice zastajale in predlagal trenutno, moderno zasnovo, ki je bistveno izboljšala njihovo učinkovitost. Članek je nato še opisoval motor z osnim kompresorjem in dvostopenjsko turbino, kjer je prva stopnja poganjala kompresor, druga pa pogonsko gred propelerja. Ideja predstavlja predhodnika turbopropelerskega motorja.

Aeronavtska raziskovalna komisija je podprla majhen eksperiment z enofaznim osnim kompresorjem in enofazno osno turbino. Delo je bilo končano leta 1928, iz poskusa pa se je razvilo več zasnov za testiranje različnih konceptov. Približno istočasno je Frank Whittle napisal svoje delo o turbomotorjih z uporabo centrifugalnih kompresorjev in enostopenjske turbine, kjer je zaostala moč v izpušnem sistemu še dodatno poganjala letalo. Delo je bilo leta 1930 poslano na Zračno ministrstvo, ki je Griffitha zaprosilo za komentar. Ta je odkril napako v Whittlovih izračunih ter bil mnenja, da bi bil velik kompresor na nosu letala nepraktičen za uporabo, izpuh pa da ne bi zagotavljal bistvenega dodatka. Zračno ministrstvo je nato Whittlovo zasnovo zavrnilo, vendar jo je po prigovarjanju prijateljev leta 1930 vseeno patentiral ter leta 1935 ustanovil podjetje Power Jets.

Griffith je nato postal glavni znanstveni sodelavec v Laboratoriju Zračnega ministrstva v Južnem Kensingtonu. Tu je razvil protitočno plinsko turbino, ki je uporabljala izmenjujoče se kompresorske ter turbinske diske, ki so se vrteli v izmenično obratnih smereh, med njimi pa niso bili potrebni nobeni statorji. Snovanje lopatic je bilo zahtevno, saj so te morale zagotoviti zadostno mešanje, hkrati pa tesniti kompresijski tok iz turbinskih delov. Leta 1931 se je vrnil v Royal Aircraft Establishment, kjer je prevzel razvijanje motorjev, a je šele leta 1938 postal predstojnik motornega oddelka, ko se je začelo delo na razvoju osnega motorja. Oddelku se je pridružil tudi Hayne Constant, ki je obudil delo na Griffithovemu prvotnemu stočnemu motorju ter pri tem sodeloval z Metropolitan-Vickersom kot proizvajalcem parnih turbin.

Kmalu je Whittlovo delo v podjetju Power Jets pričelo napredovati, zato je moral Griffith ponovno premisliti njegov pristop pri uporabi reaktivnosti za direkten pogon. Hitro predrugačenje motorja je omogočilo prototip Metrovick F.2, ki je testno letel leta 1943 ter novembra bil vgrajen v letalo Gloster Meteor. Manjše dimenzije motorja so letalo naredile bolj podobno Messerschmitu Me 262. Zaradi kompleksne zasnove motor ni bil nikoli sprejet v proizvodnjo.

Griffith se je leta 1939 pridružil Rolls-Roycu in tam delal do leta 1960, ko se je upokojil kot glavni znanstvenik podjetja. Pripravil je preprost turboreaktivni motor AJ.65 (Avon) z osnim kompresorjem in enostopenjsko turbino, ki je bil prvi osni turboreaktivni motor podjetja. Predlagal je tudi številne obvode, nekateri so sicer bili mehansko prezahtevni, eden izmed dizajnov pa je vključeval dva zaporedna kompresorja, ki je bil kasneje uporabljen v Conwayju. Griffith je izvedel tudi pionirske študije za tehnologije navpičnega vzletanja in pristajanja, kot je npr. krmilni sistem letala med lebdenjem. Za pričetek dvigovanja letala je predlagal uporabo grozdov več navpičnih turboreaktivnih motorjev, vendar je kasneje Rolls-Royce teste izvedel z vodoravnimi motorji s preusmerjenim tokom izpušnih plinov.

Zapuščina Po Griffithu je poimenovana letna medalja A. A. Griffitha, ki jo podeljuje Inštitut za materiale, minerale in rudarstvo za prispevke k znanosti materialov. Podeljevanje nagrade je bilo prekinjeno leta 2021.

Sklici

Nadaljnje branje

Kategorija:Angleški inženirji Kategorija:Inženirji aeronavtike Kategorija:Inženirji strojništva