Rolls-Royce RB.80 Conway

Rolls-Royce RB.80 Conway
(Charway Conway RB.80 RCo.12)
Motor nézet
A RCo.17 Mk.201.
Építész Rolls-Royce Limited
Első repülés 1984
használat • Boeing 707-420
• Douglas DC-8-40
• Handley Page Victor B.2
• Vickers VC10
Jellemzők
típus Kettős karosszéria ventilátor
Hossz 3,409 mm
Átmérő 960 mm
Tömeg 2000 kg
Alkatrészek
Kompresszor • 7 LP fokozat
• 9 HP fokozat
Égéstér Gyűrű alakú, 10 különálló lángcsővel („  kanül égető  ” típusú)
Turbina • 2 LP fokozat
• 1 HP fokozat
Előadások
Maximális száraz tolóerő 76,3 kN
Hígítási arány 0,25
Súly / tolóerő arány 26,21 kg / kN

A Rolls-Royce RB.80 Conway volt a világ első turbóventilátora (vagy "turboventilátora"), amely szolgálatba lépett. Tervezését a Rolls-Royce Limitednél kezdték meg az 1940-es években , de az 1950- es évek vége és az 1960-as évek eleje között csak rövid ideig használták , mielőtt gyorsan más modernebb és hatékonyabb turboventilátorokkal helyettesítették volna. A Handley Page Victor , a Vickers VC10 , a Boeing 707-420 és a Douglas DC-8-40 több változatát hajtotta . A "Conway" név az észak- walesi Conwy folyó nevéből származik , az építtető gyakorlatát követve, amely a brit vízfolyások nevét adja sugárhajtóműveinek.

Fejlődés

Kontextus

A korai turbó motoroknál a kipufogógázok túlságosan forrók és gyorsak voltak a hatékony tolóerő előállításához. Ennek a „pazarolt” energiának a felhasználásával javítani kellett a hatékonyságot és csökkenteni a motor üzemanyag-fogyasztását. Nyilvánvaló példa erre a turbopropeller , amely további turbina-lépések sorozatát használja fel ennek az energiának a megfogására és a propeller meghajtására . A légcsavar hatékonysága azonban korlátozott a repülőgép haladási sebességéhez képest. Míg a turbopropeller motorok hatékony motorok, csak akkor hatékonyak, ha a sebesség nem haladja meg a 800  km / h-t . Ez azt jelentette, hogy hiányosságot kell kitölteni az alacsony fordulatszámú turbopropellátoros motor és a nagysebességű turbó motoros hajtómű nagy hatékonysága között, és hogy még nem létezik megoldás ennek a problémának a kezelésére. Ez a 720 és 1100  km / h közötti sebességtartomány volt pontosan az a repülési boríték, amelyben a kereskedelmi utasszállító repülőgépek többsége legtöbbször üzemelt .

A másodlagos áramlás alapkoncepcióját (  angolul „ bypass ” néven emlegetik  ) valójában a turbojet-motor tervezésének kezdetétől fogva tanulmányozták. Így Alan Arnold Griffith már a 30-as években sok javaslatot tett a származtatott fluxusmotorokra , miközben ő és Hayne Constant azon dolgoztak, hogy axiális fluxusreaktorukat a Royal Aircraft Establishmentnél működtessék . A Power Jets vállalat és annak főmérnöke, Frank Whittle , többféle konfigurációt is tanulmányozott oldalsó áramlással. Sajnos a második világháborúnak és annak sürgõs anyagigényeinek a motorok tervezését a másodosztályú tevékenységekre kellett visszavezetni, és inkább az alapvetõ turbógépek használatát részesítették elõnyben, amelyek kevésbé hatékonyak, de sokkal könnyebben és gyorsabban állíthatók üzembe. A háború vége jelentősen megváltoztatta a prioritásokat, és 1946 - ban a Rolls-Royce beismerte, hogy a meglévő motorok, mint például a Rolls-Royce Avon , elég fejlettek voltak ahhoz, hogy eldönthessék, hogy tanulmányokat kezdenek-e újakról, például a turboventilátoros motorról.

Ebben a motortípusban, amelyet "turboventilátornak" neveznek (de franciául néha "turbosoufflante" néven emlegetik), a kompresszor elkerülő levegőjének része ("  bypass  ") a motor forró központi része, más néven "szív" (égéstéreket és turbinákat tartalmaz), és közvetlenül a motor hátsó részén ürül, a másodlagos csatornát követve a fő áramlással. Amikor ennek a másodlagos áramlásnak a hűvös, kis sebességű levegője találkozik a fő áramlás nagyon forró és gyors levegőjével, a tolóerő erőteljesen megnő, a hígítási jelenségnek köszönhetően, amely jelentősen javítja a motor hatékonyságát. Egy másik jelentős előny abból adódik, hogy a reaktor magjából a forró gázok áramlását hűvös levegőből álló "cső" veszi körül, és sokkal lassabb sebességgel mozog, amely hangszigetelésként működik, és jelentősen csökkenti a motor által keltett zajt. . Ez a paraméter egyre növekvő jelentőséggel bír a jelenlegi polgári repülés területén. A Rolls-Royce ezt a rendszert „ Bypass Turbojet  ” -nek jelölte  , amely fordításképpen „bypass turbojet” -nek is fordítható, de a szinte kizárólagosan használt francia kifejezés a „double-flow turbojet”.

Griffith egy tisztán kísérleti turboventilátor- motor építését javasolta, az Avon és egy másik kísérleti motor, a Rolls-Royce AJ.25 Tweed alkatrészeinek felhasználásával. 1947 áprilisában javaslatot tettek egy 22 kN-os prototípusra  , de az azt követő hónapokban, hogy nagyobb koncepcióvá fejlődjön, 41 kN tolóerőt produkálva  , válaszul arra a kérésre, hogy egy motor szerelje fel az Mk-kibocsátást. alacsony magasságban a Vickers Valiant bombázó . Zöld fényt adott a nagyobb motor gyártására októberben, RB.80 megnevezéssel .

Első modellek

Fejlesztése során úgy döntöttek, hogy tovább javítják az eredeti koncepciót egy olyan szolgáltatás hozzáadásával, amely néhány évvel később szabványossá válik: a kettős testű kompresszor, amelyet angolul " két orsó kompresszornak  " neveznek  . A korai motorok jellemzően kompresszor fokozatok sorozatából álltak, amelyeket egyetlen tengely köt össze egy vagy több turbina fokozatba, és az égők a tengely körül helyezkednek el a két rész között. Bár ez az elrendezés meglehetősen egyszerű, hátránya a kompresszor hatékonyságának csökkentése. A kompresszor fokozatai, akárcsak egy repülőgép propeller, maximális hatékonyságot biztosítanak egy nagyon meghatározott forgási sebesség mellett, közvetlenül kapcsolódva a beömlésnél rájuk alkalmazott nyomáshoz (az első fokozat légköri nyomása, más néven nulla fokozat ). Logikus, hogy az ideális kompresszor azt szeretné, ha minden fokozat a saját sebességén forogna, hogy a lehető legjobb hatékonyságot biztosítsa a motornak, de a gyakorlatban ez a megvalósítás lehetetlen. A Rolls-Royce azonban az ötletet a legjobb esetben kompromisszum, a kétcsöves kompresszor alkalmazásával alkalmazta. Először a Rolls-Royce Olympus-on alkalmazták , a kompresszort két részre osztották, amelyek mindegyike a maximális hatékonyságához közeli sebességgel működött, és külön turbinák hajtották őket, mindegyik független koaxiális tengellyel. Napjainkban mindennapossá váltak a kettős vagy akár a hármas testrendszerek. Nehéz azonban elképzelni, hogy nagyobb testszámú fogalmak állíthatók elő, mivel mechanikai összetettségük problémává válna, amelyet nehéz legyőzni.

A gyártott motornak ezért négyfokozatú alacsony nyomású kompresszora volt, amelyet kétlépcsős turbina hajtott, és nyolcfokozatú nagynyomású kompresszor volt, amelyet egy másik kétlépcsős turbina hajtott. Az RCo.2 Ellátási Minisztérium által megnevezett néven a motor tervezése ekkor fejeződött be1950. január, és az első példányt először 2005 - ben dobták piacra 1952. július44 kN előállított tolóerővel  . Ezzel párhuzamosan a Pathfindert (a Vickers Valiant kis magasságban) felhagyták, és ez az első előállított példány is az utolsónak szánták. Ez a munka azonban bebizonyította, hogy a motor hatékonynak tűnt, és "  tökéletesen működött 133 órás üzemideje alatt  " .

Az RCo.2-n végzett munka azonban gyorsan visszaállt a pályára, amikor bent volt 1952. októberA Royal Air Force elnyerte a Rolls-Royce szerződés meghajtására a Vickers V-1000 , egy nagy stratégiai jet airlifter volt, hogy lehetővé tegye a V- bombázó erőt támogatni kell a csatatéren keresztül a kínálat a levegő. Vickers ezen alaprepülőgép utasterű változatának fejlesztését is tervezte, amelyet VC-7-nek jelöltek volna. A V-1000 úgy nézett ki, mint egy nagyobb de Havilland-üstökös , de a Valiant szárnyának elrendezéséhez sokszögű gémet adott hozzá (az akkori divat brit kivitelben). Ugyancsak alkalmazta a Comet szárnyaiba beépített motorokkal való elrendezést , amely szükségessé tette a csökkentett keresztmetszetű motorok kiválasztását, majd korlátozta elméleti maximális hígítási arányukat is. Ezen felül a 100 tonnás üres tömegével a repülőgépek nagyobb teljesítményű motorokat igényeltek, és a Rolls erre az igényre válaszolt az RCo.5 fejlesztésével , amely nagyobb és erősebb.

Ez az új motor a legtöbb szempontból hasonló volt az RCo.2-hez, a különbségek csak a részletekben voltak. Az alacsony nyomású kompresszornak most hat, a nagynyomású kompresszornak kilenc volt a hajtása, amelyet két, illetve egy turbina fokozat hajtott. Az első RCo.5-et 1953 júliusában dobták piacra, és 1955 augusztusában teljesítette az áramtanúsítási teszteket , 58  kN tolóerővel . Ugyanakkor 1955 nyarán a Vickers Armstrong wisley-i műhelyeiben még messze nem fejeződött be a V-1000 prototípusának építése , és a projektet lemondták. A másodlagos elképzelést szem előtt tartva, hogy a V bombázókat az Egyesült Királyságon kívülre kell alapozni , a kormány kezdett kételkedni a V-1000 használatának érdemében, és a könnyű kiút az volt, hogy teljesen lemondott.

Gyártási verziók

A Conway ismét megmenekült az elhagyástól, amikor alkalom nyílt a régi verziók Sapphire-jét felváltó új motor, a Handley Page Victor bombázó B.2 változatának meghajtására . Ehhez a szerződéshez a Rolls-Royce egy még nagyobb motort, az RCo.8-at tervezett , amely 64 kN tolóerőt produkált,  és először 1956 januárjában dobták piacra . Az RCo.8-at azonban gyorsan félretették, miután a Rolls-Royce felkérést kapott a Trans-Canada Airlines-tól (TCA), hogy vizsgálja meg a Conways telepítésének ötletét a Boeing 707-re és a Douglas DC-8-ra . érdekelte e gépek két gyártóját. A Rolls-Royce ismét azzal válaszolt, hogy motorjának még erősebb változatát, az RCo.10- et kínálta 73  kN tolóerővel, amelyet azonnal követett ugyanezen teljesítményű RCo.11 katonai változata a Victor számára . Az új motor abban különbözött az RCo.8-tól, hogy az alacsony nyomású kompresszor előtt új „nulla fokozatú” volt (az első, kívülről látható motorfokozat), ami tovább növelte a gázáramot. a motormag körül. Az RCo.10 először egy Avro Vulcan- nal repült tovább1957. augusztus 9, amelyet az RCo.11 követ egy Victor le-ben1959. február 20.

A Boeing társaság kiszámította, hogy a Conway , még ha korlátozott elkerülője is van a motorok "szárnyaiba történő" szerelés miatt, 8% -kal növeli a 707-420 hatótávolságát , szemben a 707-320- asokkal , amelyek azonosak de powered by egycsatornás Pratt & Whitney JT4A (J75) a sugárhajtású . Ban ben1956. május, a TCA cég DC-8-at rendelt Conway motorral , majd az Alitalia és a Canadian Pacific Airlines megrendelései követték , míg a "707 Conway" -t a BOAC , a Lufthansa , a Varig és az Air India társaságok rendelték . Az RCo.10 fejlesztése olyan jól sikerült, hogy kis mennyiségű motor tesztelés céljából történő leszállítása után a következő szállításokat elvégezték az RCo.12-n 76,3  kN tolóerővel, amelyet úgy terveztek, gyártottak és gyártottak, hogy még a repülőgép törzsének elkészítése előtt tesztelték. . Ezeknek a modelleknek kereszt alakú kipufogógázuk is volt, hogy csökkentse a motor által keltett zajt, és tolóirányváltókkal, amelyek az előre tolóerő akár 50% -át is képesek biztosítani.

Noha szerepe nagyon hatékony volt, a 707-es és a DC-8-ból csak 69 példány készült Conway-val , főleg annak köszönhető, hogy megjelentek az első amerikai gyártású turboventilátorok , különösen a Pratt & Whitney JT3D . Az a tény marad, hogy a Conway nagyon hatékony volt a maga területén, és hogy ez volt az első olyan repülőgép-motor, amelyet legfeljebb 10 000 órás felújítással engedélyeztek.

A Rolls-Royce tovább dolgozott a Conway-n, és létrehozta az RCo.15 verziót . Hasonló volt az RCo.12-hez, de nagyobb volt a nulla fokozata, valamint egy ennek megfelelően kibővített burkolat is. Ez 3% -kal csökkentette üzemanyag-fogyasztását, miközben tolóerejét 82 kN értékre növelte  . Ennek a két változatnak az általános kialakítása azonban majdnem megegyezett, olyannyira, hogy az RCo.12 a hosszabb karbantartási fázisok alatt könnyen átépíthető RCo.15-re.

Végleges verziók

A Conway legújabb fejlesztése az RCo.42 volt , amelyet kifejezetten a Vickers VC10-hez terveztek . Mivel a szárnyba integrált motorok szükségessége addigra már régóta felhagyott, a Rolls-Royce drámai módon megnövelte ventilátorainak méretét, ami az első napokban csak 25% -kal, a végén kb. ezeknek a motoroknak a gyártása. Ezzel a módosítással a tolóerő elérte a 90,1  kN értéket . Először 1961 márciusában indult el , ez a motor lett a legsikeresebb Conway , amely a teljes VC-10 gépparkot szolgálatba állította, utóbbi pedig egy kissé fejlett RCo.43 verziót kapott .

Jellemzők

A RCo.12 Conway volt turbó axiális átömlésű motort egy alacsony hígítási aránya mintegy 25%. 7 fokozatú alacsony nyomású kompresszorral rendelkezett, az első hat alumínium , a hetedik pedig titán . Mögött a 9 fokozatú nagynyomású kompresszor állt, az első 7 titánban , az utolsó kettő acélban . Az oldalirányú burkolat szintén titánból készült. Az égéstér állt 10 láng csövek ( „  láng kannák  »), be van illesztve a közös gyűrű alakú térbe, kijelölt«  tűszerű égetőberendezés  ”. A HP kompresszor fokozatait egyfokozatú turbina hajtotta, üreges uszonyok felhasználásával, amelyeket a kompresszor nyomás alatti friss levegőjével szellőztettek. Ezt a turbinát újabb kétlépcsős követte, amely hajtotta az LP kompresszort és a ventilátort. A tartozékokat a motor eleje körül rendezték be, hogy korlátozzák a szerelvény átmérőjének növekedését.

A motor készített felszálló tolóerő 76,3  kN , és volt egy fajlagos üzemanyag-fogyasztás 0,712 felszálláskor, és 0,87 utazósebességen.

A 1968 ventilátor lapátokkal Hyfil a szénszálas , üzembe helyezték a Conway VC-10 a vállalat által használt BOAC .

Verziók

Alkalmazások

Másolatok a kijelzőn

A megőrzött motorok a következő helyeken vannak kiállítva:

Megjegyzések és hivatkozások

  1. (in) "  Aero Engines 1954  " , Flight magazin , Flight Global / Archives, Vol.  65, n o  23591954. április 9, P.  449 ( online olvasás [PDF] ).
  2. (in) Kay 2007 , p.  113.
  3. (in) Kay 2007 , p.  114.
  4. (in) "  Rolls-Royce Conway  " , MEMIM Encyclopedia (hozzáférés : 2016. március 19. ) .
  5. (in) "  Conway: Az evolúció az első Rolls-Royce sugárhajtóműves bypass  " , Flight magazin , Flight Global / Archives, Vol.  77, n o  26531960. január 15, P.  77 ( online [PDF] olvasható ).
  6. (in) "  Motorok  " , Flight magazin , Flight Global / Archives, Vol.  94, n o  3107,1968. szeptember 26, P.  481 ( olvasható online [PDF] ).

Lásd is

Kapcsolódó cikkek

Bibliográfia

A cikk írásához használt dokumentum : a cikk forrásaként használt dokumentum.

Cikkek