Rolls-Royce Conway
| Rolls-Royce Conway | |
|---|---|
 | |
| Descriere generala | |
| Constructor |  Rolls-Royce Limited |
| Tip | turboventilatoare |
| Combustie | |
| Compresor | axial cu 7 trepte de presiune scăzută și 9 trepte de presiune înaltă |
| Turbină | axial cu 1 treaptă de presiune scăzută și 2 trepte de presiune ridicată |
| Ieșire | |
| Împingere | 96,97 kN (21 800 lbf ) |
| Dimensiuni | |
| Lungime | 3,91 m (154 in ) |
| Lungime | 1,27 m (50 in) |
| Greutate | |
| Gol | 2 314 kg (5 101 lb ) |
| Performanţă | |
| Utilizatori | Boeing 707 Douglas DC-8 Handley Page Victor Vickers VC10 |
| Notă | |
| valori pentru un RB.80 RCo.43D Mk301 [1] | |
| intrări de motor pe Wikipedia | |
Rolls-Royce Conway a fost o serie de motoare aeronautice turbofan dezvoltate de compania engleză Rolls-Royce de la sfârșitul anilor 1940, dar produse la începutul anilor 1950 și 1960 . A fost primul turbofan din lume care a intrat în serviciu. [2]
Numele Conway este denumirea în engleză veche a râului „ Conwy ” (care scaldă orașul cu același nume ), continuând tradiția Rolls Royce de a-și numi motoarele cu nume de râu.
Istorie
Ideea din spatele unui motor cu reacție cu fluxuri separate, în care o parte a aerului care intră în motor este afectată de trecerea prin toate componentele motorului ( compresor , cameră de ardere , turbină și duză de evacuare ), iar partea rămasă este tratată de unul ( ventilator ) sau mai multe trepte ale compresorului fără a afecta camera de ardere și turbina, a fost explorat întotdeauna începând de la primele modele de motoare cu reacție. Alan Arnold Griffith a propus mai multe soluții de motoare în care o parte din aerul tratat de compresor a „ocolit” camera de ardere și turbina încă de la începutul anilor 1940, în timp ce el și Haine Constant studiau motorul lor cu jet de flux axial la Royal Aircraft Establishment . Frank Whittle a studiat, de asemenea, mai multe configurații, brevetând o schemă de motor cu o piesă de flux de bypass în 1936. [3] Cu toate acestea, necesitatea de a avea un motor cu reacție funcțional în timpul războiului a atras toate eforturile către o configurație care a fost cea mai simplă și cea mai rapidă de dezvoltat. Odată cu sfârșitul conflictului, prioritățile s-au schimbat și, în 1946, Rolls-Royce credea că motoarele cu turboreactoare precum Rolls-Royce Avon erau deja suficient de avansate pentru a începe lucrul la proiecte care introduceau fluxuri separate.
Dezvoltare
Griffith a sugerat construirea unui prototip folosind piese de la Avon și un alt motor experimental, Tweed . În aprilie 1947, a fost propus inițial un design pentru un motor de tracțiune de 22 kN, dar necesitatea unui nou motor pentru versiunea Mk.2 a bombardierului Vickers Valiant a ridicat specificațiile programului la 41,10 kN. În octombrie, programul a primit undă verde sub acronimul RB.80 .
În timpul dezvoltării s-a decis adoptarea unei configurații cu doi arbori concentrici, pentru a optimiza viteza compresorului și a turbinei în etapele de presiune joasă și înaltă. Această nouă versiune, numită RCo.2, a înlocuit prototipul inițial Valiant Pathfinder destinat să rămână singurul cu o singură configurație de arbore. În iulie 1952 a livrat 44 kN. [4]
Lucrarea la RCo.2 a fost folosită imediat. În octombrie 1952, Royal Air Force a finanțat dezvoltarea Vickers V-1000 , o mare aeronavă de transport strategică similară cu aspectul unei comete de Havilland DH.106 , cu motoare încorporate în aripi și care necesită o tracțiune ridicată, având în vedere luarea sa -greutate de 100.000 kg. Pentru a satisface aceste nevoi, Rolls-Royce a dezvoltat versiunea mai mare RCo.5 .
Noul motor a fost similar cu RCo.2, de la care s-a deosebit în unele detalii. Compresorul de joasă presiune avea acum 6 trepte, iar compresorul de înaltă presiune nouă, respectiv acționat de una și două trepte de turbină. Primul RCo.5 a fost testat pentru prima dată în iulie 1953 și a fost certificat în august 1955 cu o presiune de 58 kN. Cu toate acestea, proiectul V-1000 a rămas în urmă și, în vara anului 1955, a fost anulat.
Versiuni de producție
Conway a fost salvat a doua oară când a fost ales să alimenteze versiunea B.2 a Handley Page Victor , înlocuind Armstrong Siddeley Sapphire instalat pe primele modele. În acest scop, Rolls-Royce a dezvoltat versiunea îmbunătățită RCo.8 de 64 kN, care a fost testată pe bancă pentru prima dată în ianuarie 1956. Această versiune a fost însă aruncată după primirea cererii de la Trans-Canada Airlines (TCA). studiați un posibil motor Conway pentru Boeing 707 și Douglas DC-8 . Prin urmare, Rolls Royce a propus noul 73 kN RCo.10 și o versiune militară corespunzătoare ( RCo.11 ) pentru Victor. Noile motoare s-au diferit de precedentul printr-o nouă treaptă de compresor plasată în fața celorlalte, ceea ce a mărit și mai mult cantitatea de aer din fluxul rece tratat. RCo.10 a zburat pentru prima dată pe un Avro Vulcan pe 9 august 1957, urmat de RCo.11 pe un Victor pe 20 februarie 1959.
Boeing a calculat că Conway, chiar și cu o configurație scăzută a raportului de diluare , ar fi mărit distanța maximă realizabilă de 707-420 cu 8% comparativ cu 707-320 propulsat de turboreactorul Pratt & Whitney JT4A (J75). În mai 1956, TCA a plasat comanda pentru DC-8 cu motor Conway, care a fost urmată de comenzi de la Alitalia și Canadian Pacific Air Lines , în timp ce versiunea 707 cu Conways a fost comandată de BOAC , Lufthansa , Varig și de la Air India . [5]
Dezvoltarea RCo.10 a fost atât de lipsită de evenimente încât, după producerea unui lot mic de motoare pentru testarea certificării, Conways au fost livrate doar în versiunea îmbunătățită de 76,3kN RCo.12, care a fost proiectată, construită și testată. Înainte ca celulele respective să fie certificate . Conway RCo.12 a fost un turboventilator cu flux axial cu un raport de diluție scăzut (în jur de 25%). Avea un compresor de joasă presiune în șapte trepte urmat de un compresor de înaltă presiune în nouă trepte. Camera de ardere era de tip „tub inelar” cu zece elemente intercomunicante. Compresorul de înaltă presiune a fost conectat cu un arbore la o turbină cu două trepte, în timp ce un alt arbore concentric la primul a conectat compresorul de joasă presiune cu o singură etapă de turbină. Accesoriile motorului au fost montate în jurul părții din față a motorului, mărind ușor amprenta transversală a acestuia. În acest model, au fost introduse dispozitive de suprimare a zgomotului și inversoare de tracțiune .
În ciuda performanțelor excelente, acestea au fost create cu Conway doar 69 între 707 și DC-8 datorită disponibilității simultane a primului turboventilator construit în Statele Unite , Pratt & Whitney Jt3d . [6] Cu toate acestea, Conway, demonstrând bunătatea designului, a fost primul motor comercial care a fost certificat pentru un interval maxim între o revizie majoră și alta de 10 000 de ore.
Rolls-Royce a continuat să dezvolte Conway cu RCo.15 . Similar cu RCo.12, avea un prim etaj de compresor mai mare (ventilator), ceea ce îi permitea să reducă consumul de combustibil cu 3% în timpul croazierei și, în același timp, avea o forță de decolare de 82 kN. Având în vedere asemănarea cu motorul anterior, proiectul a prevăzut posibilitatea transformării motoarelor RCo.12 în RCo.15 în timpul revizuirii.
Versiunea finala
Dezvoltarea finală a seriei Conway a fost RCo.42 , conceput special pentru Vickers VC10 . Deoarece dimensiunea motorului nu mai era limitată la configurațiile de instalare care prevedeau „încorporarea” acestuia în aripă, Rolls-Royce a crescut semnificativ diametrul ventilatorului și raportul său de diluare (procentul debitului rece în raport cu aerul total care intră admisia de aer a motorului) care a trecut de la 25% la 60%. Noul motor a fost testat pe bancă în martie 1961, oferind o tracțiune de 90,10 kN. A fost folosit (și în varianta RCo.43 ) pe toate versiunile VC10, făcându-l cel mai de succes model din seria Conway.
Între 14 și 19 VC10 în trei configurații rămân încă în funcțiune la RAF și se așteaptă să rămână operaționale cel puțin până în 2016. În total, au fost produse un total de 904 de unități Conway. [6]
Tehnică
Inovația tehnologică introdusă de seria Conway a constat în principal în separarea masei de aer care intră în motor în două fluxuri distincte, unul „fierbinte” și unul „rece”. Debitul fierbinte este masa de aer care trece prin camerele de ardere și este responsabilă pentru funcționarea turbomachinei, precum și pentru a contribui la împingere. Debitul rece, pe de altă parte, este partea de fluid care intră în admisia de aer, dar nu participă la întregul ciclu Brayton-Joule , ci doar la o compresie acționată de una sau mai multe trepte ale compresorului (șase în cazul al Conway [7] ) și expansiune în duză, asigurând cea mai mare parte a tracțiunii motorului.
Împingerea unui motor cu reacție poate fi exprimat ca aproximativ
unde este este fluxul de masă care trece prin admisia de aer în unitatea de timp (masa împărțită la timp), este viteza gazelor de eșapament e este viteza de zbor.
Același impuls poate fi obținut prin creșterea vitezei gazelor de eșapament și scăderea debitului de aer sau prin creșterea debitului de aer prin scăderea vitezei gazelor de eșapament. Creșterea debitului de aer înseamnă creșterea dimensiunii motorului, cu consecințe secundare consecvente, cum ar fi creșterea în greutate și dimensiunile globale, care pot să nu fie compatibile cu o instalație aeronautică. Pe de altă parte, creșterea vitezei de evacuare are două efecte negative, creșterea zgomotului și scăderea eficienței motorului.
Zgomotul unui flux de aer este proporțional cu puterea a opta a vitezei. La un motor cu debituri separate, turația medie de ieșire (cu aceeași tracțiune) este mai mică decât un turboreactor simplu și, prin urmare, este mai silențioasă. [8]
Considerațiile privind energia reziduală conținută în gazele de eșapament conduc, de asemenea, la concluzia că motoarele care au o turație de ieșire mai mică (cu aceeași tracțiune) sunt, de asemenea, cele mai eficiente, deoarece termenul puterii disipate (sau reziduale) este redus. fluxul [9]
unde, simplificând, contribuția masei de combustibil a fost neglijată.
În realitate, Rolls-Royce, pentru a comercializa prima serie de motoare Conway, mai degrabă decât să sublinieze eficiența energetică a motorului, a evidențiat avantajele în ceea ce privește reducerea zgomotului și beneficiile pe care le-a adus fluxul rece din jurul motorului. configurații de instalare în care motorul a fost încorporat în aripă și nu a fost montat pe un pilon extern. [7]
Variante
- RB.80 RCo.11 Mk.101 Instalat pe Victor B-2 , 77,84 kN (17 500 lbf) de forță
- RB.80 RCo.12 Mk.508 Instalat pe Boeing 707-420 , 77,84 kN (17 500 lbf), 80,06 kN (18 000 lbf) pentru versiunea 508A
- RCo.12 Mk.509 Instalat pe Douglas DC- 8-41 / 42/43 / 43F 77,84 kN (17 500 lbf), 80,06 kN (18 000 lbf) pentru versiunea 509A
- RB.80 RCo.17 Mk.201 Instalat pe Victor B-2A / K .2 / SR.2, 91,63 kN (20 600 lbf)
- RCo.42 Mk.540 Instalat pe Vickers VC10 tip 1101/1102/1103/1109, 90,61 kN (20 370 lbf)
- RB.80 RCo.43D Mk.301 Instalat pe Vickers VC10 C (K) .1 / K.2 / K.3 / K.4 96.97 kN (21 800 lbf)
- RCo.43D Mk.550B Instalat pe Vickers VC10 tip 1151/1154 96,97 kN (21 800 lbf)
Avion utilizator
Notă
- ^ Élodie Roux, Turbofan and Turbojet engine database handbook , Éditions Élodie Roux, 2007, p. 147.
- ^ Galison , p. 120 .
- ^ Galison , p. 113 .
- ^ Kay , p. 113 .
- ^ Kay , p. 114 .
- ^ A b (EN) Jane's - Rolls-Royce Conway (Marea Britanie), Aero-engines - Turbofan pe janes.com. Adus la 28 ianuarie 2011 .
- ^ a b Galison , p. 119 .
- ^ Gamma , p. 131 .
- ^ Gamma , p. 56 .
Bibliografie
- (EN) Bill Gunston, World Encyclopedia of Aero Engines, Ediția a V-a, Phoenix Mill, Gloucestershire, Anglia, Marea Britanie, Sutton Publishing Limited, 2006 ISBN 0-7509-4479-X .
- ( EN ) Peter Galison, Atmospheric Flight in the Twentieth Century , Kluwer Academic Publisher, 2000, ISBN 0-7923-6037-0 .
- Francesco Nasuti, Diego Lentini, Fausto Gamma, Note de curs de la cursul de propulsie aerospațială ( PDF ), Universitatea Sapienza din Roma , 2009/10.
- ( EN ) Antony Kay, Turbojet, History and Development 1930-1960 , Marea Britanie și Germania, Crowood Press, 2007, ISBN 978-1-86126-912-6 .
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre RB.80 Conway
