Rolls-Royce RB.80 Conway

Rolls-Royce RB.80 Conway
(caracter. Conway RB.80 RCo.12)
Vizualizare motor
A RCo.17 Mk.201.
Constructor Rolls-Royce Limited
Primul zbor 1984
utilizare • Boeing 707-420
• Douglas DC-8-40
• Handley Page Victor B.2
• Vickers VC10
Caracteristici
Tip Turbo-ventilator cu dublu corp
Lungime 3.409 mm
Diametru 960 mm
Masa 2000 kg
Componente
Compresor • 7 trepte LP
• 9 trepte HP
Camera de ardere Inel care cuprinde 10 tuburi de flacără separate (   tip „ combustor canular ”)
Turbină • 2 etape LP
• 1 etapă HP
Spectacole
Impingere maxima uscata 76,3 kN
Rata de diluare 0,25
Raport greutate / propulsie 26,21 kg / kN

Rolls-Royce RB.80 Conway a fost primul din lume exhaustor (sau „exhaustor“) pentru a intra în serviciu. Proiectarea sa fusese începută la Rolls-Royce Limited în anii 1940 , dar a fost utilizată doar pentru scurt timp între sfârșitul anilor 1950 și începutul anilor 1960 , înainte de a fi înlocuită rapid cu alte turboventilatoare mai moderne și mai eficiente. A alimentat mai multe versiuni ale Handley Page Victor , Vickers VC10 , Boeing 707-420 și Douglas DC-8-40 . Numele "Conway" este derivat din numele râului Conwy din nordul Țării Galilor , urmând practica constructorului de a da nume de cursuri de apă britanice motoarelor sale cu reacție.

Dezvoltare

Context

La turboreactoarele timpurii , gazele de eșapament erau mult prea fierbinți și rapide pentru a produce o împingere eficientă. A lua o parte din această energie „irosită” ar trebui să îmbunătățească eficiența și să reducă consumul de combustibil al motorului. Un exemplu evident este turbopropulsoarea , care folosește o serie de trepte de turbină suplimentare pentru a capta această energie și a conduce o elice . Există, totuși, o limitare a eficienței unei elice în comparație cu viteza înainte a unei aeronave. În timp ce motoarele cu turbopropulsor sunt motoare eficiente, acestea sunt eficiente numai dacă viteza nu depășește 800  km / h . Acest lucru a însemnat că a fost umplut un decalaj între eficiența ridicată a motorului turbopropulsor de viteză mică și cea a motorului turboreactor de mare viteză și că nu a existat încă nicio soluție care să rezolve această problemă. Această gamă de viteze, situată între 720 și 1.100  km / h , a fost tocmai anvelopa de zbor precisă în care majoritatea avioanelor comerciale operau de cele mai multe ori.

Conceptul de bază al debitului secundar (denumit  în engleză „  bypass ”) a fost de fapt studiat încă din primele zile ale proiectării motorului cu turboreactor. Astfel, Alan Arnold Griffith propusese deja multe concepte de motoare de flux derivat încă din anii 1930 , în timp ce el și Hayne Constant lucrau pentru a-și folosi reactorul de flux axial la Royal Aircraft Establishment . Compania Power Jets și inginerul său șef Frank Whittle au studiat, de asemenea, mai multe configurații cu fluxuri laterale. Din păcate, cel de-al doilea război mondial și nevoile sale materiale presante au trebuit să retragă proiectarea acestor motoare activităților de clasa a doua și au preferat utilizarea turboreactoarelor de bază, mai puțin eficiente, dar mult mai ușor și mai rapid de pus în funcțiune. Sfârșitul războiului a schimbat semnificativ prioritățile și, în 1946, Rolls-Royce a recunoscut că motoarele existente, cum ar fi Rolls-Royce Avon , erau suficient de avansate încât să se poată decide să înceapă studii asupra unor concepte noi, precum motorul cu turboventilatoare.

În acest tip de motor, denumit „turboventilator” (dar uneori denumit „turbosuflant” în franceză), o parte din aerul din compresor ocolește („  bypass  ”) partea centrală fierbinte a motorului, cunoscută și sub numele de „Heart” (cuprinzând camere de ardere și turbine) și este descărcat direct în partea din spate a motorului, urmând un canal secundar paralel cu fluxul principal. Atunci când aerul rece, cu viteză redusă, al acestui flux secundar întâlnește aerul foarte fierbinte și rapid al fluxului principal, se produce o creștere puternică a tracțiunii, datorită unui fenomen de diluare care îmbunătățește semnificativ randamentul motorului. Un alt beneficiu semnificativ vine de la faptul că fluxul de gaze fierbinți din miezul reactorului este înconjurat de un „tub” de aer rece și se mișcă la o viteză mult mai mică, care acționează ca izolație fonică și redusă în mod important de zgomotul produs de motor . Acest parametru are o importanță tot mai mare în domeniul aviației civile actuale. Rolls-Royce a desemnat acest sistem „  Bypass Turbojet  ”, care ar putea fi tradus ca „bypass turbojet”, dar termenul francez care rămâne aproape exclusiv utilizat este „turbojet cu dublu flux”.

Griffith a sugerat construirea unui motor turbofan pur experimental, folosind piese de la Avon și cele de la un alt motor experimental, Rolls-Royce AJ.25 Tweed. În aprilie 1947 , a fost propus un prototip de 22  kN , dar în lunile următoare a fost modificat pentru a evolua într-un concept mai mare, producând un impuls de 41  kN , ca răspuns la o cerere pentru un motor care să echipeze eliberarea Mk. altitudine mică a bombardierului Vickers Valiant . Lumina verde pentru producția acestui motor mai mare a fost dată în octombrie, sub denumirea RB.80 .

Primele modele

În timpul dezvoltării sale, s-a decis îmbunătățirea în continuare a conceptului original prin adăugarea unei caracteristici care avea să devină standard câțiva ani mai târziu: compresorul cu două corpuri, denumit   în engleză „ compresor cu două bobine ”. Motoarele timpurii constau de obicei dintr-o serie de trepte de compresor, conectate printr-un singur arbore la una sau mai multe trepte de turbină, cu arzătoare introduse în jurul arborelui între cele două părți. Deși acest aranjament este destul de simplu, acesta prezintă dezavantajul reducerii eficienței compresorului. Etapele compresorului, ca o elice de avion, oferă o eficiență maximă la o viteză de rotație foarte specifică, direct legată de presiunea aplicată acestora la intrare (presiunea atmosferică pentru prima etapă, cunoscută și sub numele de etapă zero ). În mod logic, compresorul ideal ar dori ca fiecare treaptă să se rotească la propria viteză, pentru a oferi cea mai bună eficiență posibilă motorului, dar în practică această realizare este imposibilă. Cu toate acestea, Rolls-Royce a aplicat ideea folosind un compromis, compresorul cu două cilindri. Utilizat pentru prima dată pe Rolls-Royce Olympus , compresorul a fost separat în două seturi, fiecare funcționând la o viteză apropiată de cea a eficienței sale maxime, și acționat de seturi separate de turbine folosind fiecare un arbore coaxial independent. În zilele noastre, sistemele duble sau chiar triple ale corpului au devenit banale. Cu toate acestea, este dificil să ne imaginăm că se pot produce concepte cu un număr mai mare de corpuri, deoarece complexitatea lor mecanică ar deveni o problemă greu de depășit.

Prin urmare, motorul produs avea un compresor de joasă presiune în patru trepte, acționat de o turbină în două trepte și un compresor de înaltă presiune în opt trepte, acționat de o altă turbină în două trepte. Acum cunoscut sub denumirea dată de Ministerul Aprovizionării RCo.2 , proiectarea acestui motor a fost finalizată înIanuarie 1950, iar prima copie a fost lansată pentru prima dată în Iulie 1952cu o forță produsă de 44  kN . În paralel, Pathfinder ( Vickers Valiant la mică altitudine) fusese abandonat, iar această primă copie produsă era destinată să fie și ultima. Cu toate acestea, această lucrare a dovedit că motorul părea eficient și „  a funcționat perfect în cele 133 de ore de viață operațională  ” .

Cu toate acestea, lucrul la RCo.2 a fost repus repede pe drumul cel bun, când a fost introdus Octombrie 1952Royal Air Force premiat Rolls-Royce un contract pentru propulsia Vickers V-1000 , un mare transportator aerian cu jet strategic , care a fost de a permite V- bombardier forță să fie sprijinită pe câmpul de luptă printr - o sursă de aer. Vickers a planificat, de asemenea, să dezvolte o versiune pentru pasageri a acestei aeronave de bază, care ar fi fost desemnată VC-7. V-1000 arăta ca o cometă de Havilland mai mare, dar a luat aspectul aripii lui Valiant și i-a adăugat un braț cu mai multe unghiuri (moda zilei, în desenele britanice). De asemenea, a utilizat aranjamentul cu motoare integrate în aripile Cometei , ceea ce a necesitat alegerea motoarelor cu secțiune transversală redusă și apoi a limitat și rata maximă de diluare teoretică. În plus, cu greutatea goală de 100 de tone, aeronava a necesitat motoare de putere mai mare, iar Rolls a răspuns acestei cereri dezvoltând RCo.5 , mai mare și mai puternic.

Acest nou motor a fost similar cu RCo.2 în cele mai multe moduri, cu diferențe doar în detalii. Compresorul de joasă presiune avea acum șase trepte, iar compresorul de înaltă presiune nouă, acționat respectiv de două trepte și unul de turbină. Primul RCo.5 a fost lansat în iulie 1953 și a trecut testele de certificare a puterii în august 1955 , dezvoltând un impuls de 58  kN . În același timp, în vara anului 1955, construcția prototipului modelului V-1000 era departe de a fi finalizată în atelierele Vickers Armstrong din Wisley, iar proiectul a fost anulat. Având în vedere ideea secundară de a baza bombardierele V în afara Marii Britanii , guvernul a început să se îndoiască de meritele utilizării V-1000, iar calea ușoară a fost să renunțe cu totul la proiect.

Versiuni de producție

Conway a fost încă o dată salvat de la abandon, atunci când oportunitatea sa prezentat la putere versiunea B.2 a Handley Page Victor bombardierului , noul motor pentru a înlocui Sapphire versiunilor vechi. Pentru acest contract, Rolls-Royce a proiectat un motor și mai mare, RCo.8 , care a produs 64kN de  tracțiune și a fost lansat pentru prima dată în ianuarie 1956 . Cu toate acestea, RCo.8 a fost repede pus deoparte, după ce Rolls-Royce a primit o cerere de la Trans-Canada Airlines (TCA) pentru a explora ideea instalării Conways pe Boeing 707 și Douglas DC-8 , idee care a avut și ea i-au interesat pe cei doi producători ai acestor avioane. Rolls-Royce a răspuns din nou oferind o versiune și mai puternică a motorului său, RCo.10 cu 73  kN de tracțiune, care a fost imediat urmată de versiunea sa militară a aceleiași puteri RCo.11 pentru Victor . Noul motor diferea de RCo.8 prin faptul că avea un nou „stadiu zero” (prima treaptă a motorului, vizibilă din exterior) în fața compresorului de joasă presiune, care a sporit și mai mult fluxul de gaz. în jurul miezului motorului. RCo.10 a zburat mai întâi într-un Avro Vulcan pe9 august 1957, urmat de RCo.11 într-un Victor le20 februarie 1959.

Compania Boeing calculase că Conway , chiar dacă avea un bypass limitat datorită montării „în aripile” motoarelor, va crește autonomia modelului 707-420 cu 8%, comparativ cu modelul 707-320, identic dar alimentat de turboreactoare Pratt & Whitney JT4A (J75) cu un singur flux . ÎnMai 1956, compania TCA a comandat DC-8 cu motoare Conway , urmate de comenzi de la Alitalia și Canadian Pacific Airlines , în timp ce „707 Conway” a fost comandat de companiile BOAC , Lufthansa , Varig și Air India . Dezvoltarea RCo.10 a mers atât de bine încât, după livrarea unei cantități mici de motoare pentru testare, livrările ulterioare au fost efectuate pe RCo.12 cu o tracțiune de 76,3  kN , care a fost proiectat, produs și produs. . Aceste modele aveau, de asemenea, o evacuare cruciformă, pentru a reduce zgomotul produs de motor, și inversoare de tracțiune care ar putea oferi până la 50% din tracțiunea înainte.

Deși a fost foarte eficient în rolul său, doar 69 de exemplare ale lui 707 și DC-8 au fost construite cu Conway , în principal datorită apariției pe piață a primelor turboventilatoare din SUA , în special Pratt & Whitney JT3D . Faptul rămâne că Conway a fost foarte eficient în domeniul său și că a fost primul motor aeronautic care a fost aprobat pentru utilizare cu intervale de revizie de până la 10.000 de ore.

Rolls-Royce a continuat să lucreze la Conway și a creat versiunea RCo.15 . Era similar cu RCo.12, dar avea un stadiu zero mai mare, precum și un carenaj mărit corespunzător. Acest lucru și-a redus consumul de combustibil cu 3%, crescând în același timp impulsul la o valoare de 82  kN . Cu toate acestea, designul general al acestor două versiuni a fost aproape identic, atât de mult încât RCo.12 putea fi ușor reconstruit în RCo.15 în timpul fazelor extinse de întreținere.

Versiuni finale

Cea mai recentă dezvoltare a Conway a fost RCo.42 , conceput special pentru Vickers VC10 . Întrucât nevoia de motoare integrate în aripi fusese abandonată mult timp până atunci, Rolls-Royce a crescut dramatic dimensiunea suflantelor sale, ceea ce a mărit devierea debitului cu doar 25% în primele zile, cu aproximativ 60% la sfârșit de producție a acestor motoare. Această modificare a făcut ca tracțiunea să atingă o valoare de 90,1  kN . Început pentru prima dată în martie 1961 , acest motor a devenit cel mai de succes Conway , echipând întreaga flotă de VC-10 în serviciu, acesta din urmă primind o versiune RCo.43 ușor evoluată .

Caracteristici

RCo.12 Conway a fost un motor cu flux axial turbofan cu un raport de diluție scăzut de aproximativ 25%. Avea un compresor de joasă presiune în 7 trepte, primele șase fiind din aluminiu și al șaptelea titan . În spate se afla compresorul de înaltă presiune cu 9 trepte, cu primele 7 din titan și ultimele două din oțel . Carenajul lateral a fost realizat și din titan. Camera de ardere era formată din 10 tuburi de flacără („  cutii de flacără  ”), introduse în interiorul unui volum inelar comun, denumit „  combustor canular  ”. Etapele compresorului HP au fost acționate de o turbină cu o singură treaptă folosind aripioare goale ventilate de aer proaspăt sub presiune din compresor. Această turbină a fost urmată de încă două etape, care au condus compresorul LP și suflanta. Accesoriile au fost aranjate în jurul părții frontale a motorului, pentru a limita creșterea diametrului ansamblului.

Motorul a produs o forță de decolare de 76,3  kN și a avut un consum specific de combustibil de 0,712 la decolare și 0,87 la viteza de croazieră.

În 1968, un ventilator cu palete Hyfil din fibră de carbon , a fost pus în funcțiune pe Conway VC-10 folosit de compania BOAC .

Versiuni

Aplicații

Copii afișate

Motoarele conservate sunt expuse în următoarele locuri:

Note și referințe

  1. (în) "  Aero Engines 1954  " , revista Flight, Flight Global / Archives, Vol.  65, nr .  23599 aprilie 1954, p.  449 ( citiți online [PDF] ).
  2. (în) Kay 2007 , p.  113.
  3. (în) Kay 2007 , p.  114.
  4. (în) "  Rolls-Royce Conway  " , Enciclopedia MEMIM (accesat la 19 martie 2016 ) .
  5. (în) "  Conway: Evoluția primului bypass cu turbojet Rolls-Royce  " , revista Flight, Flight Global / Archives, Vol.  77, nr .  2653,15 ianuarie 1960, p.  77 ( citiți online [PDF] ).
  6. (în) „  Motoare  ” , revista Flight, Flight Global / Archives, Vol.  94, nr .  3107,26 septembrie 1968, p.  481 ( citiți online [PDF] ).

Vezi și tu

Articole similare

Bibliografie

Document utilizat pentru scrierea articolului : document utilizat ca sursă pentru acest articol.

Articole