Rolls-Royce perle

Rolls-Royce Gem
(char. Gem 42)
Motorvisning
En perle , utstilt på Helicopter Museum i Weston, Storbritannia .
Bygger Rolls-Royce Limited
bruk • Westland Lynx
• Agusta A.129 Mangusta
Kjennetegn
Type Trippel-legeme turboshaft motor med fri turbin
Lengde 1.090 mm
Diameter 590 mm
Masse 187 kg
Komponenter
Kompressor • LP  : 4 aksiale trinn
• HP  : 1 sentrifugaltappe
Forbrenningskammer Ringformet omvendt strømning ( omvendt strømning )
Turbin • LP  : aksial med 1 trinn
• HP  : aksial med 1 trinn
• Kraftuttak  : fri aksial med 2 trinn
Opptreden
Maksimal effekt 1000  SHP , eller 746 kW
Kompresjonsforhold 12.5: 1
Luftstrøm 3,5 kg / s

Den Rolls-Royce perle er en britisk turbinmotor er spesifikt utviklet for Westland Lynx helikopteret på 1960- og 1970-årene. Det har en tre-fat arkitektur, som er særlig uvanlig for et helikopter med turbinmotor.

Historisk

Historisk sammenheng

Lansert etter avtaler gjort i Mars 1967mellom den britiske og franske regjeringen for fellesproduksjon av helikoptre, startet designen av denne motoren på kontorene til de Havilland - derav navnet startet med en "G", fordi det var tradisjonen i dette selskapet - ble deretter overført til Bristol Siddeley Engines Ltd.  (en) i 1961 , under betegnelsen BS.360 . Da dette selskapet i sin tur ble kjøpt opp av Rolls-Royce Limited i 1966 , ble betegnelsen RS.360 . Seriproduksjonen startet i 1976 . Motoren ble deretter utviklet av Small Engine Division (SED), den lille motordesignavdelingen til Rolls-Royce. På grunn av avtalene mellom Storbritannia og Frankrike, som også tillot montering av Astazou- og Turmo- motorer av selskaper fra begge land, var Turbomeca involvert i produksjonen av 25% av de mekaniske komponentene i RS.360. Dette memorandumet av forståelse dekket også produksjonen av Gazelle og Puma-helikoptre av britene, men designen deres på signeringstidspunktet var allerede så avansert at svært lite designarbeid ble overlatt til britene. Ironisk nok ble designet til Lynx og motoren, som var perfekt posisjonert under vilkårene i denne kontrakten, nesten helt overlatt til britene.

For å drive Lynx kunne mange motorer ha blitt valgt, for eksempel Astazou XIV eller Pratt & Whitney Canada PT6T Turbo Twin-Pack , men valget av en amerikansk motor ville ha vært mot motivasjonene nevnt i avtalen. , og valget av den franske motoren Astazou ville ha plassert den britiske regjeringen i en vanskelig posisjon. Det ble da tydelig at britene måtte utvikle sin egen motor selv, og forslaget om en motor i 900  hk- serien fra Small Engine Division of Rolls-Royce ble akseptert. For Philip Norman, daværende direktør for divisjonen, ble helikoptermotorer delt inn i tre hovedkategorier, med motorer med lav, middels og høy hestekrefter. For førstnevnte hadde selskapet allerede levert verdensomspennende distribusjon, salg og teknisk støtte til Allison Model 250 (T63) siden 1967 , mens sistnevnte allerede var representert av Gnome og dets derivater. Det gjensto da å okkupere den sentrale kategorien, som også ble ansett av Norman og hans selskap som det potensielt mest lukrative markedet av alle, mens resten var ganske jevnt fordelt mellom de to andre kategoriene. Disse middels kraftige motorene kunne faktisk utstyre mange helikoptre, for eksempel Bell 206 , Hughes 500 og Bölkow Bo 105 . Rolls-Royce la også merke til at det var mulig å utvikle en motor for en type fly, snarere enn for et bestemt helikopter, noe som også gjorde det mulig å redusere planleggingsbegrensningene som vanligvis er knyttet til utformingen av en motor for en maskin. Denne tilnærmingen gjorde det også mulig å utvide markedet, og derfor gjøre det ganske lukrativt.

Denne motoren var av stor betydning for britene, da den måtte utstyre det første helikopteret med helt britisk design siden speideren i 1957 . Da De Havilland begynte å jobbe med denne motoren, var den siste helt lokale produksjonen i 1955 , da Gyron Junior ble designet . Selv om selskapet hadde laget en spesialitet med motorer til helikoptre, hadde den inntil da bare litt modifiserte eksisterende motorer, som General Electric T58 , som da hadde fått betegnelsen H.1000, H.1200 og H.1400. Aktiviteten gjaldt også produksjonen under lisens fra Nimbus og Gnome, samt vedlikehold av Turbomeca Artouste og Palouste .

Design

Ved utformingen av perlen la Rolls-Royce stor vekt på sikkerhet, pålitelighet, brukervennlighet og lavt spesifikt drivstofforbruk , sistnevnte parameter som gjenspeiler et allerede økt økonomisk og kommersielt press fra selskapets side på den tiden. et fly som fokuserte mer på besparelser enn på ren ytelse. Det ledende prinsippet for utformingen av RS.360 var å kombinere aerodynamisk og termodynamisk teknologi, absolutt avansert, men fremfor alt bevist med en ganske konservativ konstruksjon. Størrelsen og ytelsen til Lynx , med en tom masse på ca.3.300  kg og en toppfart på 320  km / t , definerer kraften som kreves for bruk til en verdi av 1800  hk , med en sikkerhetsreserve. En dobbeltmotorkonfigurasjon hadde alltid vært ansett som uunngåelig for denne typen fly, dessuten med tanke på mulig sivil bruk. Behovet for enkelhet i motordesign kom først og fremst fra den britiske hæren , som da potensielt var den fremtidige største brukeren av helikopteret, og måtte ansette det meste av de 280 flyene som var planlagt for enhetene.

Motoren var designet for å være modulær, og hovedkomponentene ble ganske enkelt byttet ut under vedlikehold av andre linje. Den var utstyrt med syv moduler, hver designet for å kunne byttes ut med en annen motor uten spesialverktøy. Motordesignet utnyttet også innovasjoner utviklet for mange andre motorer fra de forskjellige britiske selskapene, med de langvarige aerodynamiske føringene fra Dart , marine korrosjonsbeskyttelse (salt) av Gnome og Nimbus , dobbeltkroppsarkitekturen og Tyne er drivverk , den Viper s drivstoff sprøyte / misters , den T.112 er omvendt strømning forbrenningskammer, Nimbus sandfiltre og fasevekslende momentsensorer .

Ifølge nettstedet til produsenten har Gem blitt produsert i mer enn 1100 eksemplarer og blitt solgt til tretten militærkunder i tolv forskjellige land. Den siste versjonen, Gem 1004 , ble designet for Agusta A.129 Mangusta angrepshelikopter , med forskjellige kraftinnstillinger som passer bedre til den økte manøvreringsevnen til dette flyet.

Inntil nylig var alle versjoner av Lynx utstyrt med Gem . Nå som Rolls-Royce har anskaffet Allison Engine Company , legger imidlertid det britiske selskapet frem sin mer moderne LHTEC T800-motor , utviklet i fellesskap med Honeywell Aerospace . Den sivile versjonen av denne nye motoren, betegnet CTS-800, vil utstyre AgustaWestland Super Lynx og Wildcat .

Tekniske egenskaper

The Gem er en turbomotor med trippel løp, noe som er ganske uvanlig for denne typen motorer. To kropper er reservert for den delen som kalles "gassgenerator", som sikrer forbrenning av luft / drivstoffblandingen og opprettholder driften av motoren. Den er delt inn i et lavtrykkslegeme, med fire aksiale trinn drevet av en en-trinns turbin , og et høytrykkslegeme, med en sentrifugalkompressor som også drives av en en-trinns turbin. Denne gassgeneratoren driver en to-trinns gratis turbin, som er forbundet med en tredje aksel til en reduksjonsgirkasse installert foran på motoren, som leverer dreiemoment til utgående aksel med en hastighet på 6000  rpm. / Min . Dette tredje organet blir referert til som et "kraftuttak".

Den forbrenningskammeret er av den ringformede  returstrømstypen  , noe som gjør at motoren kan være av en rimelig størrelse, men fremfor alt begrenser de mekaniske påkjenninger som påføres de konsentriske akslene for de tre legemer utgjør motoren, noe som gjør det mulig å ikke øke deres diameter og masse. Rotasjonshastighetene til HP, LP og “power” -legemer er henholdsvis 42 000, 39 000 og 27 000  o / min . Valget av en arkitektur som deler gassgeneratoren i to legemer kommer fra ønsket fra Rolls-Royce om å unngå å installere avlastningsventiler eller aerodynamiske føringer med variabel forekomst på de første trinnene i kompressoren. Det gjør det også mulig å oppnå et relativt høyt kompresjonsforhold på 12,5 til ett uten å bruke disse systemene.

Girkassen som sørger for reduksjon av rotasjonshastigheten til motorens utgående aksel, er plassert foran på motoren, og er koblet til hovedoverføringsboksen (BTP, orgelet som overfører kreftene til rotorens hoved) av koblinger består av en bunke med fleksible metallstrimler. Denne sandwichen kalles "  flector  " på originalspråket. Det gjør at motoren kan kobles mekanisk til resten av helikopteret mens den tåler en bevegelsesmargin, fordi motoren bare holdes av tre festepunkter ("  stivere  ") som er fleksible for å dempe vibrasjoner. Bak girkassen er luftinntaket, som blir tint av sirkulerende varm luft hentet fra motoren. På samme måte sirkulerer varm olje gjennom de aerodynamiske føringene i luftinntaket for å forhindre ising. Kompressoren er også utstyrt med et rengjøringssystem basert på ferskvannsmister, som injiserer dette vannet i motoren for å kvitte seg med urenheter når den utfører lange perioder med drift i et marint miljø. Dette systemet eliminerer salt og reduserer risikoen for korrosjon forbundet med det.

Drivstofftilførselssystemet, som derfor bestemmer kraften som leveres av motoren, er hydromekanisk, designet av Plessey. Som alle regulerte systemer med lukket sløyfe som sørger for drift av moderne turboskaftmotorer, tar det sikte på å opprettholde en konstant rotasjonshastighet på motoren uavhengig av belastningen som påføres den. Operasjonen blir kontrollert i henhold til de fire mulige posisjonene til en kontrollspak, som i utgangspunktet tjener til å gi en "settpunkt" -hastighet som skal opprettholdes av motoren. Disse fire posisjonene er “  Av  ”, “  Start  ”, “  Bakken inaktiv  ”, “  Fly  ” (flyhastighet). Start (andre posisjon) er gitt av en av de sjeldne franske komponentene i motoren, luftutstyret 6  kW og 28  V startgenerator , også kalt "Gén / Dem" i de tekniske teamene til den franske marinen. I tredje posisjon kan den venstre motoren kobles fra rotoren og dens høyre tvilling for å utføre bakketester. En annen spak er tilstede på motoren, betegnet "  Speed ​​Select  ". Hensikten er å variere motoreffekten mellom 95 og 105% for å jevnt fordele belastningen som leveres av de to motorene på helikopterets hovedoverføringsboks. Denne justeringen utføres på bakken, med bladene vippet til nøytral, ved å bevege spaken til temperatur- og rotasjonshastighetsverdiene til de to motorene blir like. En indikasjon på utgangseffekten, gjennom dreiemomentsensorer, kan valgfritt installeres i enheten. Under flyturen er motorhastighetskontrollen helt autonom og uavhengig av pilotenes handling, systemet øker eller reduserer kraften som leveres av motorene i henhold til pilotens krav.

Motorvedlikehold er basert på visuelle inspeksjoner og periodiske tester på vibrerende benker. For å lette vedlikeholdsoperasjoner, har motoren blitt utstyrt med en rekke tilgangsluker for å sette inn mikrokameraer av endoskop-typen, noe som gjør det mulig å kontrollere integriteten til forbrenningskamrene og turbinene. Det er ingen måte å kjenne flyets vibrasjonstilstand under flyturen, men to sensorer er fortsatt installert på bestemte steder for å kunne ta målinger på bakken med bærbart utstyr. Magnetiske sensorer er også til stede i oljekretsen for å oppdage en potensiell tilstedeværelse av filinger, noe som vil kunngjøre svært dårlige nyheter om tilstanden til motorens bevegelige deler. Nesten alt kan demonteres raskt, og det ringformede forbrenningskammeret består for eksempel av to lett avtakbare halvskaller.

Den Gem 42 utvikler en kraft på 1000 eshp ( Equivalent Shaft Horse ), eller 750  kW ved take-off på havet, men dens maksimale nødstrøm er 1120 eshp, eller 840  kW . Den Gem 1004 , som utstyrer den Mangusta , er utstyrt med FADEC typen elektronisk styring . På designtidspunktet hadde motoren en driftstid mellom to store vedlikeholdsoperasjoner på omtrent 400 timer.

The Lynx ha brutt fartsrekorden, med 400,87  km / t på11. august 1986, var utstyrt med en Gem 60 .

applikasjoner

Merknader og referanser

  1. (in) Gunston 1989 , s.  155.
  2. (en) Michael Wilson , “  Rolls-Royce / Turbomeca RS.360  " [PDF] , magasinet Flight International , Flight Global / Archives,27. januar 1972, s.  139.
  3. (i) "  Rolls-Royce Gem turboshaft motor  " Rolls-Royce (nås på en st mars 2017 ) .
  4. (i) "  Rolls-Royce perle turboshaft motorer Spesifikasjoner  " , Rolls-Royce (tilgjengelig på en st mars 2017 ) .
  5. (in) "  Gem turboshaft: Power for the Lynx and A.129 Mangusta  " [PDF] , Rolls-Royce,Juni 2009(tilgjengelig på en st mars 2017 ) .

Se også

Relaterte artikler

Bibliografi